Методы и модели оценки научно-технологического развития производства

Понятие технических систем, законы строения и развития технических систем

Как отмечалось в параграфе 1.2, понятия «технология» и «техника» не тождественны: техника является только одним из средств реализации технологии. Следуя той же логике, необходимо различать технологические и технические системы, а, значит, и знать отличия закономерностей их формирования и развития.

Техническая система включает в себя пространственную совокупность взаимосвязанных элементов, образующих нечто целое, предназначенное для выполнения одной или нескольких

функций, и необходимых или непосредственно человеку, или другим техническим устройствам.

Очевидно, что техническая система является материальной системой. Ее можно изучать, совершенствовать, целенаправленно видоизменяя составные элементы. Важнейшими составными элементами любой технической системы являются: рабочий орган (исполнительный механизм), источник энергии (привод), трансмиссия (передаточный механизм) и орган управления.

Очевидно также, что выполняющие одну и ту же функцию технические системы могут, тем не менее, отличаться друг от друга принципом своего действия, а, значит, и составляющими элементами.

Идея потребности в технической системе реализуется через принцип действия, обеспечивающий возможность ее функционирования с помощью соответствующего рабочего органа — первичного элемента любой системы, под который подбираются все остальные элементы. В свою очередь подходящий принцип действия выбирается из известных законов природы.

Таким образом, целенаправленное создание новой технической системы проходит следующие этапы: потребность человека (общества) — возникновение идеи — поиск соответствующих знаний — определение принципа действия системы — выбор рабочего органа — подбор остальных элементов системы.

Система будет работоспособной, если минимально работоспособными будут все четыре органа. Повышение работоспособности (функциональности) системы происходит за счет совершенствования всех ее органов. Это совершенствование происходит неравномерно — то один, то другой элемент в своем развитии вырывается вперед и вынуждает совершенствоваться и остальные. Но наступает период, когда из резервов всех элементов выжато все возможное и дальше улучшать нечего и некуда — система исчерпала свои возможности. Она или умирает (например, гусиное перо в качестве пишущего средства, факел), или останавливается в своем развитии (карандаш, лампа накаливания), или ее рабочий орган входит в новую систему (грифель обычного карандаша — в цанговый карандаш).

Таким образом, историю развития технической системы можно представить в виде схемы, состоящей из длинной цепочки сменяющих друг друга систем с различными принципами действия, подсистемами, надсистемами, связями между ними. Такую схему называют «системный оператор», так как она позволяет ориентироваться во всей генетике системы, или «схемой многоэкранного мышления».

Чем больше «экранов» человеческий разум может увидеть, чем больше связей установить и учесть, тем легче принять объективность законов развития технических систем.

В настоящее время сформулированы следующие законы строения и развития техники:

Законы строения:

1. Закон соответствия между функцией и структурой.

Суть данного закона состоит в том, что в правильно спроектированной технической системе каждый элемент — от сложных узлов до простых деталей имеет вполне определенную функцию (назначение) по обеспечению работы этой системы. Таким образом, у правильно спроектированных технических систем нет лишних деталей.

Использование закона максимально результативно при поиске более рациональных и эффективных конструкторско-тех-нологических решений новых технических систем.

2. Закон корреляции параметров однородного ряда техни
ческих систем.

К однородному ряду относятся такие технические системы, которые имеют одинаковые функцию, структуру, условия работы (в смысле взаимодействия с предметами труда и окружающей средой) и отличаются только значениями главного параметра (например, размера).

3. Закон симметрии технических систем.
Техническая система, испытывающая воздействие среды в

виде потоков вещества, энергии или информации, должна иметь определенный вид симметрии.

4. Закон гомологических рядов.

Закон гомологических рядов (от гр. homologos — соответственный, подобный) в наследственной изменчивости был сформулирован Н.И. Вавиловым, установившим параллелизм в изменчивости родственных групп растений. Позже было открыто, что в основе данного явления лежит гомология генов (их одинаковое молекулярное строение и сходство в порядке расположения в хромосомах) у родственных видов.

При генетическом анализе искусственных объектов их можно сравнить с объектами живой природы, каждый из которых тоже достиг очень высокого уровня развития и по-своему совершенен. Принципиальная разница между ними в том, что эволюция объектов живой природы — от простейшей амебы до сложнейших белковых организмов — происходила в естественных условиях их взаимодействия с внешней средой как борьба за выживание. И каждый этап этого совершенствования — тоже разрешение противоречия, но возникшего, например, в свя-

зи с резким изменением температуры или исчезновением вида, который служил традиционной пищей другого, и т.д.

Таким образом, закон гомологических рядов позволяет довольно точно прогнозировать появление новых технических решений.

Законы развития:

1. Закон прогрессивной эволюции техники.

Действие закона прогрессивной эволюции в мире техники аналогично действию закона естественного отбора Дарвина в живой природе. Его суть состоит в том, что в техническом объекте с одинаковой функцией каждый переход от поколения к поколению вызван устранением возникшего главного дефекта (дефектов), связанным с улучшением какого-либо критерия (показателя) развития при наличии определенных технико-экономических условий. Если же рассматривать все переходы от поколения к поколению, т.е. всю историю конструктивной эволюции определенного класса техники, то можно наблюдать закономерности исчерпания возможностей конструктор-ско-технологических решений на трех уровнях.

На первом уровне улучшаются отдельные параметры используемого технического решения. Когда изменение параметров уже не дает существенного эффекта, осуществляются изменения на втором уровне — путем перехода к более эффективному техническому решению, но без изменения физического принципа действия. Циклы на первом и втором уровнях совершаются до тех пор, пока в рамках используемого принципа действия не исчерпываются возможные новые технические решения, обеспечивающие улучшение интересующих показателей. После этого происходит революционное изменение на третьем уровне — переход на новый, более прогрессивный принцип действия и т.д.

В законе прогрессивной эволюции исчерпание функциональности и эффективности конструкции не просто формальность: пока не будут достигнуты оптимальные параметры, не может произойти переход к новому техническому решению или к новому принципу действия.

Закономерность исчерпания действует лишь при определенных условиях: если при наличии необходимого научно-технического потенциала переход к новому техническому решению или физическому принципу действия обеспечивает получение дополнительной эффективности, превышающей затраты, то может произойти скачок к новому техническому решению или физическому принципу действия без исчерпания возможностей предыдущих.

2. Закон стадийного развития технических систем. Любая техническая система в своем развитии проходит четыре основные стадии:

1) техническая система реализует только функцию обработки предмета труда (технологическая функция);

2) наряду с технологической, техническая система реализует функцию обеспечения процесса энергией (энергетическая функция);

3) техническая система помимо технологической и энергетической реализует функцию управления процессом;

4) техническая система помимо всех предыдущих функций реализует еще функцию планирования, исключая человека из технологического процесса.

Переход к очередной стадии происходит при исчерпании природных возможностей человека в улучшении показателей выполнения фундаментальной функции — удовлетворение потребностей общества. Пример стадийного развития технических систем приведен в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Стадийное развитие технических систем

Основная функция технической системы	Технологическая функция (ТФ)	ТФ + энергетическая функция (ЭФ)	ТФ + ЭФ + + функция управления (ФУ)	ТФ + ЭФ + + ФУ + функция планирования
Размалывание зерна	Каменные жернова с ручным приводом	Каменные жернова с приводом от водяного колеса или паровой машины	Мельница с системой автоматического управления (САУ)	Мельница с САУ, получающая задание от автоматизированной системы планирования работ
Передвижение по водной поверхности	Корабль с веслами (мускульный привод)	Корабль с парусом (перемещение энергией ветра)	Пароход (перемещение энергией пара с возможностью управления)	Современный корабль с компьютеризированной системой навигации

3. Закон расширения множества потребностей-функций. • При наличии нужного потенциала и социально-экономической целесообразности возникшая новая потребность удовлетворяется с помощью впервые созданных технических систем; при этом возникает новая функция, которая существует до тех пор, пока ее реализация будет обеспечивать улучшение жизни лю-

дей. Число таких потребностей-функций за промежуток времени t (P_(t)) возрастает по экспоненциальному закону

4. Закон возрастания разнообразия технических систем.

Разнообразие технических систем в мире, стране или отрасли, а также отдельного класса технических систем, имеющих одинаковую функцию, в связи с необходимостью наиболее полного удовлетворения человеческих потребностей, обеспечения высоких темпов производительности труда и улучшения других критериев прогрессивного развития техники со временем монотонно и ускоренно возрастает. Число новых технических систем за промежуток времени t (N_(t)) увеличивается по экспоненциальному закону

5. Закон возрастания сложности технических объектов.

Сложность технических объектов с одинаковой функцией в силу действия факторов стадийного развития техники и прогрессивной конструктивной эволюции технических систем от поколения к поколению монотонно и ускоренно возрастает.

Подводя итог вышеизложенному, сформулируем постулат теории решения изобретательских задач: технические системы развиваются по объективно существующим законам: эти законы познаваемы, их можно выявить и использовать для сознательного развития технических систем, которое происходит в общем для всех систем направлении: повышения уровня их идеальности.

Существующие в настоящее время методы оценки качества и развития производства можно объединить в три основные группы. Классификация имеющихся методов базируется на использовании каждой из групп принципиально нового подхода, а именно:

• экономического;

• технократического (пифагорейского);

• системного (технологического).

Экономический подход широко используется при оценке

производства. Он предусматривает сравнение производственных систем и отдельных мероприятий по их усовершенствованию путем анализа соотношения затрат и соответствующих результатов. В последнее время наиболее интенсивно развивается направление экономического подхода, связанное с представлением о производстве как некоторой системе, характеризующейся устойчивой функциональной зависимостью между затратами ресурсов на производство и выпуском продукции. Полученная функциональная связь между каждым допустимым уровнем затрат и соответствующим ему максимальным выпуском называется производственной функцией

Все существующие способы производства некоторого продукта характеризуются собственной производственной функцией, поэтому она может быть использована как для выбора лучшего варианта производства из имеющихся, так и для определения наиболее экономичного уровня затрат, соответствующего максимальному выпуску по отдельно рассматриваемому производству. Наиболее эффективный вариант выбирается по наилучшему из соотношений «затраты — выпуск». При использовании производственной функции задание состояния производственного элемента соответствует известной в теории управления схеме описания управляемых элементов в терминах «вход — выход». Графическая иллюстрация такого описания представлена на рис. 5.2.

Производственный элемент при этом является своего рода «черным ящиком», перерабатывающим все имеющиеся варианты затрат в выпуск.

Подход, основанный на использовании модели производственной функции, не раскрывает сущности производственного процесса, не показывает, каким образом затраты «перерабатываются» в выпуск. В этом состоит его основной недостаток.

Производственный элемент практически не исследуется и не познается, обсуждению подвергаются лишь его следствия (выпуск) и параметры, характеризующие потребности (затраты), но не сам производственный процесс. Практическое использование методологии производственной функции для оценки качества производства имеет и ряд других недостатков:

• оно дает возможность лишь фиксировать существовавшую в прошлом зависимость выходного параметра производственной системы от какого-либо одного входного параметра или их группы;

• не только не позволяет увидеть суть производственной системы, но даже не выдвигает задачу познания содержания производства;

• не дает возможность решать задачи развития имеющегося производства;

• может привести к ошибкам при выборе комбинации затрат (факторов производства), влияющих на уровень выпуска.

Наряду с производственной функцией, в рамках экономического подхода широко используется метод оценки производства с помощью параметра приведенных затрат, при применении которого для сравнения некоторых вариантов производств все затраты приводятся к единице продукции. Внимание сосредотачивается на затратах при уравнивании выпуска по сравниваемым вариантам, поэтому пользоваться параметром приведенных затрат при экономических расчетах гораздо проще, чем производственной функцией.

Считается лучшим тот вариант производства, который характеризуется минимумом приведенных затрат

где С — себестоимость продукции; К — капитальные вложения; Е_н — нормативный коэффициент окупаемости (величина, обратная сроку

окупаемости).

В отличие от производственной функции, зависимость (5.4) раскрывает методику расчета затрат на производство продукции, что является достоинством метода оценки производства с помощью параметра приведенных затрат.

Технократический (пифагорейский) подход представляет научно-техническое развитие как процесс реальной замены старых технологий и техники на новые. Предполагается, что сущность технологического сдвига в производстве можно объяснить, подсчитывая связанные с ним события (например, число изобретений, количество внедренных новых станков

и т.д.)- В оценке технологических сдвигов решающее значение придается уникальности и новизне событий, поэтому технологическую и научную деятельность принято измерять с помощью таких показателей, как количество единиц новой техники, число статей, опубликованных в данной области, объем внедрения технических мероприятий и др.

Достоинство этого подхода — сосредоточение основного внимания на техническом и технологическом развитии производства как на базовом звене развития всего производственного процесса. Технологическое развитие во многом объективно предопределяет развитие производства в целом. Однако при таком подходе внутреннее содержание технологии производства остается неучтенным. Технологии анализируются абстрактно статистическими методами, позволяющими получить лишь поверхностную характеристику. Не учитываются и экономические аспекты нововведений. Последнее обосновывается тем, что при помощи расчета эффективности новой техники нельзя правильно оценить ее производительность в конкретном производстве за некоторый промежуток времени, так как новая техника в начале ее применения имеет, как правило, более низкие значения технико-экономических показателей по сравнению с базовой техникой. Только в процессе распространения опыта использования новой техники начинают проявляться ее преимущества. Проще говоря, новая техника почти всегда дороже старой. Ото подтверждает верность вывода о том, что в момент внедрения производственного новшества не следует учитывать его экономическую сторону. Следовательно, еще одним достоинством технократического подхода является объяснение и обоснование научно-технического развития не только производства, но и общества в целом. В рамках экономического подхода, сводящих все касающееся производства только к оценке по затратам и соответствующему выпуску, наоборот, нельзя объяснить процесс появления в производстве и обществе дорогих новшеств. В противоположность экономическому, технократический подход учитывает перспективы развития производства и создает условия для него.

Вместе с тем, как уже отмечалось, технократический подход имеет свои недостатки. Так, перечень изобретений и патентов не отражает процесс развития технологии, а только фиксирует его следствия, не содержит сведений относительно пригодности нового устройства для производства или применения.

Системный подход к описанию развития производственного процесса исходит из утверждения, что оно подчиняется своим внутренним закономерностям, выявление и формулирование которых позволит установить основные направления этого

развития. Базовым положением системного подхода является то, что технологический процесс как объект исследования существует независимо от представлений исследователя о нем, т.е. объективно. Технологическое состояние производства следует логике существования и развития технологического процесса. В таком случае можно полагать, что реальное развитие производственного процесса должно подчиняться некоторым формальным закономерностям. Поэтому проблема развития производства решается путем усовершенствования технологического процесса в рамках установленных закономерностей.

Научная мысль постепенно двигалась к осознанию ведущей роли технологии производства и проблемы технологического развития.

В рамках системного подхода существует несколько моделей развития технологических процессов.

Модель научно-технического развития ВЛ. Трапезникова связывает производительность живого труда с параметрами объема прошлого труда и уровнем знаний, заложенных в технических и организационных решениях

где L — производительность живого труда; Ф — фондовооруженность одного работающего; У — уровень знаний (уровень технологии).

Отличительной особенностью данной модели является учет влияния на рост производительности труда одновременно двух различных производственных факторов: уровня организационных и технических решений, заложенных в производство (уровень технологии), и величины затрат на технологическое оснащение рабочего места (фондовооруженность). В модели В.А. Трапезникова основной упор делается на обладании знаниями, информацией, навыками как необходимом условии любого развития, что раскрывает очень существенную сторону технологии производства. Ведь в производственной деятельности очень важно не только иметь материальные условия производства (высокую фондовооруженность), но и чрезвычайно важно уметь их эффективно использовать. Имея одно и то же значение показателя фондовооруженности Ф, можно получить разный результат в виде производительности труда L за счет различной эффективности использования имеющихся производственных фондов. Умение высокоэффективно использовать материальную базу производства обеспечивает прирост производительности труда. Причем такой прирост появляется как бы «из ничего» — за счет уровня технологии (мастерства) У. Достоинство модели — достаточно глубокое осознание технологической

сущности производственного процесса. Однако в то же время
выражение (5.5) получено не формальным математическим пу
тем, а скорее путем обобщения большого производственного
опыта. Модель не дает ответа на вопрос: какие изменения в тех
нологическом процессе необходимо осуществить для повыше
ния значения показателя производительности труда? Ведь про
стое увеличение значения параметра Ф не всегда приводит к по
вышению производительности труда: затраты на производство
продукции могут быть и неэффективными.,

Модель научно-технического развития А.И. Каца нацелена на решение проблемы динамической оптимизации экономического развития производства. Это предлагается осуществлять на основании общего критерия динамического оптимума

где Z — объем конечной (условно-чистой) продукции; V -- численность работников; С — капитальные вложения; Y — критерий сравни-' тельной динамической эффективности капитальных вложений.

Необходимо отметить, что критерий динамического оптимума А.И. Каца хорошо соотносится с моделью, предложенной В.А. Трапезниковым. Если принять, что Z / V = L (производительность живого труда), С / V = Ф (фондовооруженность), то зависимости (5.5) и (5.6) становятся аналогичными.

Основное содержание критерия динамического оптимума сводится к определению экономической эффективности капитальных вложений как основного источника роста производительности труда и объема получаемого общественного продукта. В этом смысле подход А.И. Каца отличается от подхода В.А. Трапезникова, который акцентировал внимание как раз на нематериальной стороне производственного процесса, на высокой роли знаний и умений. Цель использования общего критерия сводит-ся к обеспечению минимума совокупных затрат труда на единицу продукции не в первый период внедрения техники, а за ряд лет, в непрерывной динамике. По мнению А.И. Каца, рассмотрение затрат на производство продукции в их динамике имеет су-щественные преимущества перед широко применяемой стати-ческой оптимизацией затрат (например, с помощью производственной функции). Данное утверждение справедливо. Наиболее передовые образцы новой техники в значительной мере повышают фондоемкость продукции, понижая ее отдачу на единицу капитальных вложений. В динамике за ряд лет прогрессивная техника, несмотря на ее первоначальную дороговизну, дает боль-

шой эффект, нередко приводя в последующем к абсолютному снижению самой фондоемкости продукции. Например, на заре автомобилестроения, когда автомобиль двигался со скоростью пешехода, по затратам на производство и эксплуатацию он значительно уступал в выгодности простой гужевой повозке. Однако в настоящее время экономические показатели автомобиля значительно улучшились благодаря тому, что в отличие от гужевой повозки в нем был использован новый принцип действия, потенциальные возможности которого позволили достичь впечатляющих результатов. Нечто подобное происходит и с другими образцами новой техники в технологическом процессе.

Критерий А.И. Каца вместе с тем не лишен недостатков. Вывод о том, что оптимальному развитию любого технологического процесса способствует преимущественное и ничем не ограниченное увеличение фондовооружености, нельзя признать справедливым. Рост фондовооруженности технологического процесса целесообразен лишь до тех пор, пока не исчерпаны потенциальные возможности этого технологического процесса. При исчерпании всех возможностей принципа действия некоторого технологического процесса дополнительные вклады в производственные фонды не будут экономически окупаться увеличением производительности труда, а приведут лишь к росту стоимости продукции.

Обобщая подходы В.А. Трапезникова и А.И. Каца, необходимо отметить, что им обоим удалось увидеть дополняющие друг друга важнейшие стороны технологических (производственных) процессов: во-первых, что существенным фактором производства является мастерство использования имеющихся оборудования, сырья, энергии и т.д., а во-вторых, что новая техника и технология на стадии внедрения часто неконкурентоспособны со старыми, существующими техникой и технологией, поэтому необходимо использовать динамические критерии оценки технологических процессов, учитывающие этот факт.

И хотя оба результата получены без изучения и уяснения структуры производственного и технологического процессов, механизма их функционирования, они свидетельствуют о недостаточности и неэффективности существующих методов экономической оценки производства. Только познав внутренний механизм функционирования производственного и технологического процессов, можно понять причины формирования конкретного значения того или иного производственного параметра технологического процесса и научиться изменять его значение. Это касается и повышения главного экономического параметра производства — производительности труда.

где L — производительность живого труда; У — уровень технологии; В — технологическая вооруженность;

В модели научно-технического развития М.Д. Дворцина экономические результаты производственной деятельности впервые связаны с содержанием технологического процесса. Изменение экономических параметров технологического про-' цесса есть результат изменений в его структуре. Развитие технологического процесса складывается из стадий революционного и эволюционного развития. Эволюционное развитие является ограниченным в смысле экономической отдачи и характеризуется следующей математической моделью:

где Q — выпуск (годовой чистый продукт); n — число работающих в технологическом процессе; Ф — годовые затраты прошлого труда за' исключением затрат на предмет труда.

Экономическая граница эволюционного (рационалистического) развития наступает в момент времени, соответствующий минимуму совокупных затрат труда (сумма живого и прошлого труда) или, что одно и то же, максимуму производительности совокупного труда.

М.Д. Дворцин выявил изменения, которые необходимо осуществить в структуре для обеспечения революционного и эволюционного развития технологического процесса. Вместе с тем, в его работах при формулировании закономерностей развития технологического процесса внимание фокусируется на целевой установке по снижению трудозатрат, а не на средстве ее достижения.

Сравнение трех рассмотренных выше подходов к оценке производства позволяет сделать очевидный вывод о преимуществах системного подхода по сравнению с экономическим и технократическим. Системный подход направлен на познание технологической сущности производства, которое объясняет качественное состояние производства, его экономические показатели, и, что особенно ценно, — пути развития.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой технологическая система? Что является для нее системообразующим параметром?

2. Охарактеризуйте особенности цеха ремесленников как технологической системы.

3. Охарактеризуйте особенности мануфактуры как технологической системы.

4. Какие классификационные признаки можно выделить для характеристики технологических систем?

5. Охарактеризуйте параллельные технологические системы.

6. Охарактеризуйте последовательные технологические системы.

7. Что такое лимитирующее звено в последовательной технологической системе? Почему оно так называется?

8. Почему закономерности развития технологических систем по своей сути подобны закономерностям развития отдельно взятых технологических процессов?

9. Какие направления развития технологических систем вам известны? Охарактеризуйте их.

10. Что представляет собой оптимизация технологических систем? Чем она отличается от их развития?

11. Что представляет собой техническая система? Каково ее отличие от технологической системы?

12. Какие важнейшие элементы входят в состав любой технической системы? Каково их назначение?

13. Охарактеризуйте законы строения технических систем.

14. Охарактеризуйте законы развития технических систем.

15. Охарактеризуйте методы и модели оценки научно-технологического развития производства.

Раздел II. ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Глава 6. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ

Дата добавления: 2017-01-14