5 марта 2017 г.

Абрамов О.Ю. Рыночно ориентированное прогнозирование развития тс (на примере прогноза развития беспроводных локальных компьютерных сетей)

Абрамов О.Ю. Статья из Журнала ТРИЗ № 2(15), 2006, стр. 13-17.

Рыночно ориентированное прогнозирование развития тс (на примере прогноза развития беспроводных локальных компьютерных сетей)

О.Ю.Абрамов

Аннотация

Дана методика рыночно ориентированного прогнозирования развития высокотехнологичных технических систем (ТС) на примере прогноза развития беспроводных компьютерных сетей. 

Рыночно ориентированным прогнозированием автор называет такое прогнозирование, целью которого является выявление ТС, а также ее конкретного компонента, в развитие которого перспективно вложить капитал с целью получения скорейшей прибыли.

Для выявления наиболее коммерчески перспективной ТС предлагается использовать анализ физических пределов развития конкурирующих и альтернативных ТС по параметрам главной полезной функции (ГПФ) в сочетании с анализом текущего этапа их жизненного цикла.

Чтобы выявить наиболее перспективные для совершенствования компоненты ТС, предлагается использовать причинно-следственный анализ в сочетании с анализом физических пределов развития их параметров. При этом принимаются во внимание финансовые и производственные возможности заказчика, который будет внедрять будущие технические решения.

Данный подход позволяет избежать проведения детального анализа всех конкурирующих и альтернативных ТС и их компонентов, что значительно сокращает затраты времени и средств на прогнозирование без снижения надежности прогноза. 

Предложенный подход проиллюстрирован примером успешного прогноза развития локальных беспроводных компьютерных сетей (WLAN).

 

Введение

Прогнозирование развития ТС на основе открытых Г.С. Альтшуллером законов развития ТС (ЗРТС) [см., например, 1; с.73-88] является мощным инструментом, позволяющим, в сочетании с другими «решательными инструментами» ТРИЗ, получить сильные технические решения для выбранной ТС. Эти инструменты в настоящее время хорошо разработаны  и широко используются при выполнении консультационных  ТРИЗ-проектов когда заказчик указывает какая именно ТС должна быть рассмотрена.

Во многих случаях, однако, ставится более трудная задача – сначала определить в развитие какой конкретно ТС и/или какого ее компонента перспективнее всего вложить капитал с целью получения прибыли, а уже затем найти технические решения, которые эту прибыль принесут. Хочется подчеркнуть, что намерение заказчика получать прибыль именно от вложений в разработку инновационных технических решений является движущей силой многих ТРИЗ проектов и ответ на вопрос какую ТС и/или какой ее компонент следует усовершенствовать имеет решающее значение.

Выбор наиболее коммерчески перспективной ТС из ряда конкурирующих [1] и альтернативных[2] ТС, а также выбор наиболее перспективных компонентов этой ТС для их дальнейшего совершенствования на практике часто представляет трудности, потому что для этого требуется изучение рынка, производственных и финансовых возможностей заказчика и других факторов.

В случае сложных высокотехнологичных ТС ситуация осложняется наличием большого количества компонентов, которые можно усовершенствовать и получить положительный эффект, в то время как нужно выбрать только один из этих компонентов - тот, усовершенствование которого даст наибольшую отдачу. Так как ресурсы и заказчика и рабочей группы проекта всегда ограничены, то выбор наиболее перспективного компонента, на котором будут в дальнейшем сосредоточены все усилия, нужно сделать в самом начале, без детального анализа всех компонентов ТС и без разработки каких-либо технических решений, которые можно было бы сравнить между собой по эффективности.

К сожалению, вопросы выбора наиболее перспективной ТС и/или наиболее перспективных компонентов этой ТС для дальнейшего совершенствования исследованы в ТРИЗ-литературе недостаточно. Данная работа направлена на то, чтобы частично восполнить этот пробел.


 

Какая ТС является наиболее перспективной?

ТС и/или ее компонент, капитальные вложения в усовершенствование которых могут дать экономический эффект, должны отвечать следующим необходимым условиям:

1. Быть (или стать) востребованной на рынке в ближайшем будущем, в период, когда планируется получить прибыль от вложения капитала.

Это гарантирует возможность продажи данной ТС.

2.     Иметь достаточный резерв для улучшения соотношения качество/цена до величины, большей чем у альтернативных и конкурирующих ТС.

Это гарантирует возможность, используя инструменты ТРИЗ, сделать ТС конкурентоспособной и получить экономический эффект от внедренных инноваций.

3.     Давать потенциальную возможность создания новой интеллектуальной собственности, которую можно защитить патентами или know-how.

Это затруднит несанкционированное копирование и продажу ТС конкурентами.

Конечно, соблюдение этих трех условий еще не гарантирует коммерческого успеха, на который могут влиять многие субъективные и объективные реалии, часто даже не связанные с техническими характеристиками ТС. Однако, без выполнения этих условий достижение коммерческого успеха невозможно.

Заметим, что выполнение условия 3 гарантируется корректным применением существующих аналитических и решательных инструментов ТРИЗ для усовершенствования выбранной ТС и/или ее конкретного компонента. Эти вопросы в данной работе не затрагиваются.

Можно заметить, что ответ на вопрос какая ТС будет востребована на рынке в течение заданного промежутка времени является задачей традиционного анализа рынка. На первый взгляд, ответ на этот вопрос можно получить с помощью маркетологов, без привлечения специалистов по ТРИЗ. Это верно лишь отчасти, так как традиционный анализ рынка включает только те ТС, которые уже есть на рынке, в том виде, в котором они существуют на момент анализа. Прогноз, полученный в результате такого анализа не отличается высокой достоверностью и не позволяет получить ответ на ключевой для нас вопрос - есть ли у данной ТС достаточные ресурсы развития чтобы вложение средств в ее усовершенствование было экономически оправдано.

Предложенные процедуры для выбора наиболее перспективной ТС и ее наиболее перспективных компонентов, описанные ниже, обеспечивают более высокую достоверность прогноза. Это достигается за счет того, что в них использованы как элементы классического анализа рынка, так и специфические инструменты, характерные для ТРИЗ-анализа.

выбор наиболее перспективной ТС

Для выбора наиболее перспективной ТС предлагается следующая процедура:

1.     Определить главную полезную функцию (ГПФ), выполняемую ТС в выбранном[3] сегменте рынка.

Это нужно сделать по правилам, используемым при проведении Функционально-Стоимостного анализа (ФСА) [2, с.6-9].

2.     Определить главные технические параметры (ГТП), характеризующие выполнение ГПФ и эффективность ТС.

Эффективность ТС понимается здесь как отношение значения параметров, характеризующих производительность[4] ТС к  значениям параметров, характеризующих затраты[5] на выполнение ГПФ. Для большинства ТС удельные параметры, характеризующие их эффективность, уже известны и могут быть найдены в научной литературе или выяснены у специалистов.

3.     Выявить все конкурирующие и альтернативные ТС, существующие в выбранном сегменте рынка.

Это можно сделать путем проведения классического анализа рынка с привлечением при необходимости профессиональных маркетологов. 

4. Определить физически достижимые пределы ГТП для выявленных ТС.

Этот шаг позволяет оценить имеющиеся ресурсы развития ТС (чем дальше достигнутые ГТП ТС от их физического предела - тем больше ресурсов для развития имеет ТС). При его выполнении  можно воспользоваться идеями, изложенными в докладе [3].

5.     Определить на каком этапе своего развития находится каждая ТС.

Этап развития определяется в соответствии с законом S-образного развития [2, с.13-14]. При этом необходимо принимать во внимание как распространенность ТС на рынке, так и степень близости ГТП ТС к их физическому пределу.

6.     Выявить компоненты надсистемы, работу которых  ограничивает величина ГТП существующих ТС и оценить, величину ГТП, которая потребуется для нормальной работы этих элементов в момент начала коммерциализации усовершенствованной ТС.

Это позволяет определить, сможет ли надсистема использовать  преимущества усовершенствованной ТС, без чего новая ТС не будет востребована на рынке. Этот шаг позволяет также оценить, до какого предела имеет смысл увеличивать ГТП ТС в данный момент.

7.     Определить наиболее перспективную ТС, руководствуясь следующими критериями[6]:

·   Выбранная ТС должна выйти на 3-4 этап своего развития (т.е. должна активно покупаться на рынке) к моменту планируемой коммерциализации.

·   Физический предел ГТП для выбранной ТС должен быть максимальным.

выбора наиболее перспективного компонента ТС

Выбор наиболее перспективного компонента ТС предлагается проводить следующим образом:

1.     Произвести компонентный анализ выбранной ТС по верхнему уровню иерархии.

Это нужно сделать по правилам, используемым при проведении компонентного анализа в рамках ФСА [2].

2. Определить главные технические параметры (ГТП) компонентов ТС, влияющие на выполнение ГПФ и эффективность выбранной ТС.

Для этого рекомендуется построить причинно-следственные цепочки, связывающие ГТП компонентов с ГТП всей ТС, подобно тому, как это делается при проведении причинно-следственного анализа для отыскания ключевых задач [4].

3. Определить физически достижимые пределы ГТП каждого компонента.

Этот шаг имеет тот же смысл что и шаг 4 в описанной выше процедуре выбора наиболее перспективной ТС. Он позволяет оценить имеющиеся ресурсы развития компонентов.

4.     Определить наиболее перспективный компонент ТС, улучшение которого потенциально позволяет повысить ГТП ТС более всего.

Для этого необходимо, используя результаты шагов 2 и 3, оценить степень улучшения ГТП ТС при улучшении ГТП каждого компонента в отдельности до значения, соответствующего физически достижимому пределу. При окончательном выборе наиболее перспективного компонента необходимо учесть производственные и финансовые возможности заказчика и выбрать наиболее перспективный компонент среди тех, в которые заказчик сможет внедрить будущие технические решения.

Комментарий: Может оказаться, что улучшение ГТП ТС достигается только при одновременном улучшении ГТП нескольких ее компонентов. В этом случае для дальнейшего усовершенствования выбираются все эти компоненты.

Пример применения предложенного подхода

Предложенный подход был использован при прогнозировании развития локальных беспроводных компьютерных сетей (WLAN) в начале 2000 года.

Первоначально заказчик (маленькая «startup-компания», никогда ранее не занимавшаяся беспроводными сетями) поставил задачу усовершенствовать беспроводную сеть таким образом, чтобы полученные решения позволили захватить значительную часть рынка и получить прибыль. Конкретный тип беспроводной сети и что именно нужно усовершенствовать не указывалось.

Для выявления наиболее перспективного типа беспроводной сети и ее конкретного компонента для дальнейшего усовершенствования нами была применены обе описанные в предыдущих разделах методики.

1. Выбор наиболее перспективной WLAN

Обобщенная типовая структурная схема WLAN показана на Figure 1.

Figure 1. Обобщенная структурная схема WLAN

Как видно из Figure 1, ТС WLAN включает точку доступа и адаптер WLAN, а также электромагнитные колебания, несущие передаваемые данные. В надсистему WLAN  входят пользователь и его компьютер с необходимым программным обеспечением (ПО), а также локальная проводная сеть, к которой обычно подключается беспроводная точка доступа.


 

Выбор наиболее перспективной WLAN осуществлялся в соответствии с шагами описанными выше в разделе «Выбор наиболее перспективной ТС»:

1.     Определить ГПФ, выполняемую WLAN.

ГПФ WLAN – передавать данные (файлы, аудио- и видео-потоки и т.п.).

2.     Определить ГТП WLAN, характеризующие их способность передавать данные и эффективность выполнения ими этой функции.

Как и для любой системы беспроводной связи, ГТП WLAN - это скорость передачи данных (бит/сек) при заданной дальности действия. В соответствии с известной теоремой Шеннона, «факторы расплаты» при увеличении скорости передачи данных - это необходимость увеличения отношения уровня сигнала к уровню шума на входе приемника (отношения С/Ш) и/или расширение полосы занимаемых частот. Поэтому эффективность WLAN прямо пропорциональна скорости передачи данных и обратно пропорциональна ширине используемой полосы частот и требуемому отношению С/Ш на входе приемника. При этом ширина используемой полосы частот и мощность передачи ограничены законодательством.

3.     Выявить все конкурирующие и альтернативные WLAN.

Проведенный анализ рынка беспроводных сетей выявил, что в начале 2000 г. на рынке существовало несколько конкурирующих технологий WLAN, находящихся на разных этапах своего жизненного цикла (см. Figure 2).

Figure 2.  Существовавшие на рынке в начале 2000 г. технологии WLAN (рисунок найден в 2000 году на одном из интернет-сайтов)

Как видно из Figure 2, по скорости передачи данных безоговорочно лидировали технологии 802.11b (11 Мбит/сек), HyperLAN (23,5 Мбит/сек) и 802.11a (54 Мбит/сек). При этом самой распространенной на рынке и активно рекламируемой в то время была технология Home RF...

В результате анализа рынка выяснилось, что наиболее эффективная на тот момент беспроводная технология 802.11a не сможет  преодолеть второй этап своего развития и, следовательно, не сможет начать приносить прибыль ранее середины 2002 года[7], что было не приемлемо для заказчика. Выяснилось также, что вторая по эффективности технология HyperLAN ориентирована на европейский рынок, в то время как заказчика интересовал рынок США.

4.     Определить физически достижимые пределы ГТП для каждой WLAN.

Анализ показал, что скорость передачи данных и эффективность всех существующих беспроводных технологий далеки от физически достижимого предела и, следовательно, все они имеют достаточные ресурсы для развития.

5.     Определить на каком этапе своего развития находится каждая WLAN.

Анализ показал, что ранние технологии 802.11 и технология HomeRF находятся на 3-4 стадии своего развития, тогда как остальные технологии находятся на 1-2 (802.11a и HyperLAN) или в самом начале 3 стадии развития (802.11b, Bluetooth).

6.     Выявить компоненты надсистемы, работу которых  ограничивает скорость передачи данных существующих WLAN и оценить скорость передачи данных, которая потребуется для работы этих компонентов в момент начала коммерциализации усовершенствованной WLAN.

Такими компонентами являются:

·       Локальная проводная сеть, к которой подключена WLAN.

·       Пользователь, использующий установленные на компьютере  программные продукты, требующие определенной скорости обмена данными по сети.

На момент проведения анализа подавляющее большинство локальных проводных сетей обеспечивало скорость передачи данных не более 100 Мбит/сек. Это превосходило (и до сих пор превосходит) потребности всех распространенных на рынке программных продуктов. Таким образом, повышение скорости передачи данных WLAN до величины, превышающей 100 Мбит/сек, в ближайшее время коммерчески нецелесообразна.

7.     Определить наиболее перспективную WLAN.

С учетом результатов, полученных на предыдущих шагах анализа, в качестве наиболее перспективной ТС мы выбрали беспроводную сеть, работающую по технологии  802.11b (в последующем эта технология получила название WiFi).

2. Выбор наиболее перспективного компонента WLAN 802.11b

Выбор наиболее перспективного компонента устройства беспроводной сети стандарта 802.11b (см. Figure 3), осуществлялся в соответствии с шагами, описанными в разделе «Выбор наиболее перспективного компонента ТС».

Figure 3. Обобщенная структурная схема устройства WLAN.

Результаты, полученные на каждом шаге, представлены в таблице ниже.

Шаг 1.

Компоненты WLAN

Шаг 2.

ГТП компонентов

Шаг 3.

Физически достижимый предел ГТП

Шаг 4.

Потенциальное увеличение скорости передачи данных при улучшении ГТП

Цифровой процессор

Избыточность (overhead) в передаваемых данных за счет передачи служебной информации.

<10%

<100%

 

Модулятор/ демодулятор

Минимально отношение С/Ш на входе, требуемое для работы на максимальной скорости (11 Мбит/сек для 802.11b). 

<7 dB

~100%

 

Линейный тракт приемника

Коэффициент шума (определяет чувствительность приемника).

<1 dB

<100%

 

Линейный тракт передатчика

Выходная мощность передачи

30[8] dBm (ограничена законодательно)

<1000%

Переключатель прием/передача

Потери

<0,1 dB

<2%

Антенна

 

Коэффициент усиления антенны

>10-20 dB

>1000%

Как видно из таблицы, наиболее перспективными компонентами WLAN для усовершенствования могут быть антенна, либо линейный тракт передатчика. При этом увеличению подлежит либо коэффициент усиления антенны, либо мощность передатчика.

С учетом того, что увеличение мощности передачи не требует создания новой интеллектуальной собственности, которую можно коммерциализировать, и, кроме того, ее предел ограничен законодательством, мы выбрали для дальнейшего усовершенствования антенну WLAN.

В ходе дальнейшей работы были  выявлены ключевые задачи, связанные с увеличением усиления антенны в беспроводной сети, разработана концепция "умной антенны" WLAN, которая к настоящему времени доведена до стадии промышленного образца, но все это уже выходит за рамки данной статьи.

Комментарий.  Из таблицы видно, что большое увеличение скорости передачи данных может быть достигнуто также за счет изменения протокола передачи данных или применения более совершенного типа модуляции. Однако это потребовало бы внесения изменений в стандарт 802.11b (фактически, принятия нового стандарта), что обычно занимает несколько лет бюрократической работы, которая не по силам небольшой фирме.

 Заключение

Предложенная методика позволяет достоверно и с минимальными затратами сил и времени выбрать ТС и ее отдельные компоненты, коммерческие вложения в совершенствование которых дадут максимальную отдачу.

Особенный эффект методика дает при анализе сложных ТС поскольку она не требует детального анализа ТС и ее компонентов.

Высокая эффективность методики была подтверждена при выполнении реального консультационного проекта.

Литература

1. Альтшуллеp Г.С. HАЙТИ ИДЕЮ - Hовосибиpск: Hаука, 1-е издание, 1986, 209с.

2. Герасимов В.Н., Калиш В.С., Карпунин М.Г., Кузьмин А.М., Литвин С.С. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ФСА/МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ - М.: Информ-ФСА, 1991, 40с.

3. Абрамов О.Ю., ИЗБЫТОЧНОСТЬ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ - Доклад на научно-практической конференции "Творчество во имя достойной жизни", Великий Новгород, 11-12 июля 2001 года. Опубликовано на сайте http://www.natm.ru/triz/articles/abram/abram01.htm  .

4. Павлов В.В. МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ПСЦНЭ - Доклад на научно-практической конференции "Творчество во имя достойной жизни", Великий Новгород, 11-12 июля 2001 года. Опубликовано на сайте http://www.natm.ru/triz/articles/pavlov/pavlov03.htm  .



[1] Под конкурирующими ТС понимаются ТС, выполняющие одинаковую главную полезную функцию (ГПФ) и использующие для этого один и тот же принцип действия.

[2] Альтернативные ТС – это ТС, выполняющие одинаковую ГПФ, но использующие для этого различные принципы действия.

[3] Сегмент рынка, который должен рассматриваться, как правило, выбирается заказчиком исходя из его производственных возможностей, персональных предпочтений, и пр.

[4] Производительность понимается здесь в широком смысле. Например, при рассмотрении систем связи это может быть скорость передачи информации, дальность действия и т.п.

[5] Это затраты любых важных ресурсов на выполнение ГПФ. Например, для систем связи это может быть излучаемая мощность, ширина используемой полосы частот и т.д.

[6] Заказчик может добавить другие критерии при отборе выборе наиболее перспективной ТС.

[7] Технология 802.11a так и не смогла преодолеть второй этап своего развития. В настоящее время ее полностью вытеснила появившаяся позднее технология 802.11g, которая обеспечивает такие же технические характеристики, но при меньшей стоимости устройств.

[8] Это значение определено правилами FCC в США. Европейское законодательство (EIPR) ограничивает излучаемую мощность величиной 20 dBm.