Тенденция удешевления технических систем и продуктов (часть 3)

Лев Певзнер

Тенденция удешевления технических систем и продуктов (часть 3)

      2.2. Линия замены в технической системе (технологии) дорогого материала на более дешевый, но с сохранением требуемых свойств.

      Опыт показывает, что часто первоначально в технических системах предполагается использование редких или дорогих материалов с уникальными свойствами, обеспечивающими достижение требуемых характеристик. Однако, через некоторое время удается найти более дешевые материалы, обеспечивающие выполнение требуемых свойств.

      Пример 1

      Первоначально нагревательным элементом для электрической лампочки была платина. Именно платина, по мнению  Уоррен де ла Рю, придумавшего электрическую лампу, обладала требуемыми свойствами – высокой тугоплавкостью и неокисляемостью. Разумеется, такие лампы были очень дорогими, и их внедрение не могло быть массовым. Массовое внедрение обеспечили более дешевые заменители платины, в частности вольфрам.

      Аналогичным образом при выделении водорода при электролизе воды, дорогостоящую платину заменили на аморфную пленку сульфида молибдена.

      Пример 2

     Первые компактные батарейки (типа таблеток) первоначально  изготавливались на основе окиси серебра. Разумеется, такие батарейки, использующие благородный металла, были очень дорогими; но и рынок был ограниченный.

      С появлением слуховых аппаратов и кварцевых часов в 1970-х годах, резко возникла потребность в большом количестве таких батареек. Цена стала ограничивающим фактором. 

      Вряд ли было совпадением, что именно тогда были разработаны литий-ионные батарейки. И если сначала литий был достаточно дорогим, что ограничивало производство, то развитие технологии и объемов производства лития в 2000-х годах сняло эту проблему.

      Пример 3

     Группа исследователей из Стэнфордского университета создала алюминий-ионную батарею, отличительной особенностью которой является низкая стоимость  ее производства.

     В основе аккумулятора лежит алюминий-ионная батарея, в которой в качестве основной составляющей электролита использовался раствор под названием EMIC (1-этил-3-метилимидазол хлорид). В новой версии аккумулятора ученые заменили его на мочевину. При этом батарея оказывается существенно более дешевой, чем батареи Тесла.

      Электроды аккумулятора изготовлены из алюминия и графита, а компонентами электролита является мочевина и хлорид алюминия. Производство всех этих элементов также обходится весьма дешево, зато конечная стоимость новой и старой батарей отличается так же, как "день отличается от ночи".  Недостатком батареи является то, что при той же емкости как любая современная литий-ионная батарея она вдвое уступает по показателю плотности энергии.

     Но этот недостаток не является значимым, если батарея стационарна, например, используется в системе энергоснабжения дома при использовании альтернативной энергии. При этом большим этой батареи является невоспламеняемость и низкая цена, а также способность заряжаться за 45 минут.

      Замечание: Пока эксперименты показали, что батарея выдерживает 1500 циклов заряда, но со временем  ученые планируют довести срок службы до 10 лет. После этого система может быть использована для домашних нужд в системе альтернативного энергоснабжения дома, поскольку именно цена аккумулятора является одним из значимых ограничивающих факторов.

 

     2.3. Удешевление за счет конструкторского совершенствования

      Конструкционно-технологическое совершенствование – это улучшение системы за счет изменения материалов, оптимизации существующей конструкции системы и ее элементов, без разрешения противоречий.  

        Например, при изготовлении серебряных контактов была большая трудоемкость при использовании круглых контактов. Переход к квадратной форме позволил существенно снизить трудоемкость, поскольку квадратные контакты рубятся из листового материала, а у круглых большие отходы.

                          

                                              Рис.23. Серебрянные контакты

      Большинство деталей автомата Калашникова изготавливаются штамповкой. Именно поэтому они крайне дешевы при производстве.

 

                                                          Рис.24.   АК-47

     2.4. Удешевление за счет перехода к серийному производству

    Переход к серийному производству снижает трудозатраты за счет использования оснастки, снижения потерь времени за счет уменьшения времени на перенастройку, и переключение внимания работника с одной операции на другую.

     Однако увеличение серийности тесно связано с развитием емкости рынков для продукта. Возможности расширения рынков рассмотрено ниже в главе 3.

       Массовое производство позволяет снизить себестоимость, за счет:

- снижения стоимости комплектующих при оптовой закупке (оптовые поставки всегда в разы дешевле розничной или мелкосерийной) – административная работа;

- перехода к серийным конструкциям – взаимозаменяемости элементам, повышение точности для серийной сборке и/или  обеспечения ремонтопригодности  (работа выполняется конструкторско-технологическим отделом);

- упрощения сборки (разработка элементов системы, упрощающих и ускоряющих сборку, например сварка корпуса вместо болтовой сборки) – (работа выполняется конструкторско-технологическим отделом);

- повышения технологичности изготовления элементов или блоков – (работа выполняется конструкторско-технологическим отделом);

- разработки оснастки, упрощающей изготовление элементов – (работа выполняется конструкторско-технологическим отделом), специалистами ФСА, ТРИЗ;

- удешевления элементов, за счет специализации, то есть снижения универсальности до уровня функциональных потребностей (такая замена целесообразна для массового производства, когда создание упрощенных элементов оправдана) – работа выполняется специалистами ФСА, инструменты ТРИЗ;

- замены уникальных деталей и узлов на серийно производимые в других областях – (работа выполняется конструкторско-технологическим отделом);

- замены операций на более технологичные, например токарной обработки на штамповку (что оправдано только при массовом производстве), переход к пакетной обработке, переход от листовой к полосовой обработке – работа выполняется специалистами  ФСА;

- создания собственных производств элементов продукта, при достаточных объемах, чтобы это было экономически обосновано – организационная работа, бизнес-проектирование.

​​​​​​​      2.5. Удешевление за счет использования автоматических сборочных линий, безлюдных технологий

     Прорывом в последнее время стало применение роботов и автоматизированных систем, а также компьютеризация. Эти приборы становятся универсальными и применимыми во многих областях техники, то приводит к вытеснению человека и удешевлению продукции (то есть затраты снижаются на зарплату человека, перевод на круглосуточную работу, отказ от систем безопасности человека и т.п.). Массовое применение автоматизированных линий и роботов привело к резкому снижению их стоимости и доступности, а компьютеризация (с резким снижением стоимости компьютеров и софтвера) обеспечивает повышение управляемости систем и оптимизацию их работы.

      Пример 1

     Фасовочные линии для продукции, со снижением до мелкой фасовки (разового потребления).

                                                 Рис.25. Фасовочные линии

                              

               Рис. 26. Автоматизированные роботизированные производственные линии.

       Задействование пользователя, для самообслуживания. При этом использование клиента может быть с полной заменой человека в системе или замена может быть частичной.

      Пример 2

       Саморегистрация на самолеты и паспортный контроль в США. При регистрации на самолет пассажир сам вносит через себя в систему через терминал полностью, исключая необходимость в сотруднике аэропорта, а в паспортном контроле человек вносит общие данные через терминал, но не исключает его работу. В этом случае снижается загруженность офицера.  В результате снижается потребность в большом количество офицеров паспортного контроля и улучшается качество обслуживания (вместо 10 офицеров в аэропорту Бостона установлено 50 терминалов, а работу завершает 3-5 офицера паспортного контроля).

                             

                                         Рис. 27. Саморегистрация в аэропорту

                              

                                                Рис. 28. Паспортный контроль

       Кроме этих примеров можно указать использование интернета для бронирования гостиниц, такси и многих других, привычных уже технологий.

     В перспективе можно ожидать массового перехода в производстве, фасовке и продаже к автоматизированным линиям, вытеснению человека и, как следствие, к удешевлению систем и услуг, значит, к расширению их рынка.

     Стоит отметить, что создание таких технологий и комплексов – фактически означает, в  соответствии с. п. 2.1.1., необходимость выхода системы на новые S-кривые. И эти новые S-кривые легко прогнозировать на базе современной техники и примитивного прогноза по ЗРТС с использованием диверсионного анализа для защиты.

     ​​​​​​​​​​​​​​2.6. Удешевление за счет использования компьютеризации и искусственного интеллекта

      Еще одним методом удешевления, является создание систем помощи человеку в работе, при котором компьютеры или иные устройства берут на себя частично или полностью работу человека.

     Пример

      Чтобы ускорить и облегчить работу рентгенолога, применяют программу преобразования речи в текст. Врач просто наговаривает на компьютер описание рентгенограммы или тамограммы, а компьютер преобразует речь в текст. Врачу остается только просмотреть текст и при необходимости внести поправки.

     Фактически это новая S-кривая в работе рентгенологов.

     Пример

      Революционным прорывом стало использование бар-кодов, для маркировки и учета продуктов. Эти технологии позволяют ускорить работу магазинов, складов, упростить контроль над сложными технологическими процессами. Перевод процессов на автоматический контроль с использованием бар-кодов позволяет создавать, новы системы и процессы (новые S-кривые с использование новых принципов управления).

       3.  Развитие рынков продуктов и тенденция удешевления.

     С развитием и удешевлением  продукта  расширяются и его рынки. С другой стороны, расширение рынков вызывает рост объемов производства, что приводит к:

- снижению стоимости за счет массовости производства;

- вызывает экономический  интерес  к системе, и как следствие, повышенные инвестиции в разработку; как следствие происходит быстрое развитие системы и снижение ее стоимости.

      К типовым направлениям развития рынка, которые надо проверять, развивая техническую систему,  относятся:

      3.1. Развитие рынков по прямому применению

       Развитие рынков по прямому назначению связано со снижением стоимости продукции, что позволяет расширить рынок Потребителей, способный купить продукт.

     Так, первая телефонная станция в России обслуживала только 50 номеров. Излишне говорить, что стоимость телефонов была очень высока и, такие телефоны были только для избранных. Теперь телефон стал доступен каждому.

                                          

                  Рис. 29. Первые телефонные станции обсуживали телефонистки.

 

3.2. Развитие рынков за счет прямого применения в смежных областях

      Хорошее техническое решение может быть применено и там, где его внедрение первоначально не предполагалось.

      Например, разработка мощных аккумуляторов для электромобилей  привела к созданию достаточно эффективных аккумуляторов для системы энергоснабжения домов от альтернативных источников энергии. А это достаточно большой дополнительный рынок.

      Расширение рынка аккумуляторов позволило резко увеличить массовость производства и снизить их стоимость. Теперь аккумулятор емкостью  10 квт-ампер стоит около 3000 долларов.

 

                    Рис. 30. Солнечные батареи и аккумуляторы «Тесла»

     Примером расширения рынков за счет смежного рынка могут служить таблетки-аккумуляторы, разработанные для слуховых аппаратов, но активно применяемые теперь во многих областях техники.

   

Рис. 31. Аккумуляторы-таблетки и их использование в часах и актомобильных ключах

 

​​​​​​​​​​​​​​3.3. Развитие рынка за счет нового применения

      Есть немало примеров тому, как изделия начинают использовать совсем по другому применению. Еще недавно человека, сказавшего – «сфотографируй меня на телефон» - сочли бы сумасшедшим, а теперь телефон и фотографирует,  и считает и делает массу других полезных вещей.

         Но, пожалуй, самым ярким примером является использование компьютеров практически во всех областях человеческой деятельности, хотя первоначально они были предназначены для выполнения математических расчетов.

                                             

 

​​​​​​​​​​​​​​      3.4. Развитие рынка за счет модифицирования продукта

     Расширение потребности может быть связано с тем, что уже существующую потребность можно расширить за счет новых вариантов использования имеющейся потребности. Например, использование кукурузы для попкорна резко увеличило  в США потребность в ее производстве.

                                

                Рис. 32. Попкорн пользуется большой популярностью в США

​​​​​​​​​​​​​​3.5. Примеры ошибок при оценке рынка продуктов

     Достаточно очевидно, что неправильная оценка перспектив продукта приводит к задержке в развитии продукта. Вот несколько особенно ярких  примеров оценок перспектив рынка продукта, вследствие непонимания возможностей применения:

- Думаю, что на мировом рынке мы найдем спрос для пяти компьютеров.
      (Томас Уотсон – директор компании IBM, 1943 г)

Но, что... может быть полезного в этой штуке? 

(Вопрос на обсуждении создания микрочипа в Advanced Computing Systems Division of IBM, 1968 г)

- Эта музыкальная коробка без проводов не может иметь никакой коммерческой ценности. Кто будет оплачивать послания, не предназначенные для какой-то частной персоны? 
        (Деловые партнеры Давида Сарнова в ответ на его предложение инвестировать проект создания радио, 1920 г)

- 640 килобайт памяти должно быть достаточно для каждого. 
(Билл Гейтс, 1981 г)

       Разумеется, если бы разработчики и бизнесмены следовали этим прогнозам,  у нас не было бы очень многих полезных продуктов. В счастью, нашлись люди, которые не поверили в эти прогнозы.  Именно поэтому крайне важно проверить возможности развития рынков новых продуктов, понимая, что в перспективе они могут быть удешевлены, и, как следствие, рынки могут быть расширены.

          Замечание: при создании продукта, не всегда можно сразу определить его рынок. Если при создании лекарств и других продуктов, связанных со здоровьем человека вполне очевидно, что мы имеем дело с рынком массового спроса, где почти каждый человек – потенциальный потребитель. То с рядом новых технических не сразу очевидно, что рынок будет массовым. Например, при создании ноутбука не было очевидным, что рынком для него может быть почти каждый человек. Это значит, что при анализе необходимо придавать особое значение прогнозу рынков для продукта с учетом тенденции снижения цены. И если при низкой цене рынок становится массовым, то следует направить усилия на развитие конструкции и технологии, чтобы обеспечить его захват. И это должно стать основной стратегией.

 

 

 

Subscribe to Comments for "Тенденция удешевления технических систем и продуктов (часть 3)"