МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА» _________________________________________________________ Институт транспортной техники и систем управления Кафедра «Наземные транспортно-технологические средства» Курсовая работа по дисциплине «Логика и методология науки» На тему «Инженерное проектирование, его сущность и функции» Выполнил: Студент группы ТНК-111 Харитонов С.С. Проверил(а): доц. каф. «НТТС» к.т.н. Тимофеева И.В. Москва 2021 Оглавление Введение ................................................................................................................... 3 1.Сущность и особенности инженерного проектирования................................. 4 2. Определение основных функций инженерного проектирования .... Ошибка! Закладка не определена. 3. Современное инженерное проектирование .................................................... 16 Заключение ............................................................................................................ 29 Список литературы ............................................................................................... 30 Введение В жизни современного общества инженерная деятельность играет все возрастающую роль. Проблемы практического использования научных знаний, повышения эффективности научных исследований и разработок выдвигают сегодня инженерную деятельность на передний край всей экономики и современной культуры. В настоящее время великое множество технических вузов готовит целую армию инженеров различного профиля для самых разных областей народного хозяйства. Развитие профессионального сознания инженеров предполагает осознание возможностей, границ и сущности своей специальности не только в узком смысле этого слова, но и в смысле осознания инженерной деятельности вообще, ее целей и задач. Общество с развитой рыночной экономикой требует от инженера большей ориентации на вопросы маркетинга и сбыта, учета социальноэкономических факторов и психологии потребителя, а не только технических и конструктивных Инженерная параметров деятельность предполагает будущего изделия. регулярное применение научных знаний для создания искусственных, технических систем сооружений, устройств, механизмов, машин и т.п. В этом заключается ее отличие от технической деятельности, которая основывается более на опыте, практических навыках, догадке. Поэтому не следует отождествлять инженерную деятельность лишь с деятельностью инженеров, которые часто вынуждены выполнять техническую, а иногда и научную. В то же время есть многочисленные примеры, когда крупные ученые обращались к изобретательству, конструированию, проектированию, т.е., по сути дела, осуществляли какое-то время, параллельно с научной, инженерную деятельность. Поэтому инженерную деятельность необходимо рассматривать независимо от того, кем она реализуется (специально для этого подготовленными профессионалами, учеными или просто самоучками). Современный этап развития инженерной деятельности характеризуется системным подходом к решению сложных научно-технических задач, обращением ко всему комплексу социальных гуманитарных, естественных и технических дисциплин. Однако был этап, который можно назвать классическим, когда инженерная деятельность существовала еще в "чистом" виде: сначала лишь как изобретательство, затем в ней выделились проектноконструкторская деятельность и организация производства [4]. Обособление проектирования и проникновение его в смежные области, связанные с решением сложных социотехнических проблем, привело к кризису традиционного инженерного мышления и развитию новых форм инженерной и проектной культуры, появлению новых системных и методологических ориентаций, к выходу на гуманитарные методы познания и освоение действительности. Целью данной работы является рассмотрение инженерного проектирования. В связи с поставленной целью необходимо решить следующие задачи [5]: - рассмотрение сущности и особенностей инженерного проектирования; - определение основных функций инженерного проектирования; - формулирование выводов. 1. Сущность и особенности инженерного проектирования. Проектирование как особый вид инженерной деятельности формируется в начале XX века и связано первоначально с деятельностью чертежников, необходимостью особого (точного) графического изображения замысла инженера для его передачи исполнителям на производстве. Однако постепенно эта деятельность связывается с научно–техническими расчетами основных параметров будущей технической системы, ее предварительным исследованием. В инженерном проектировании различают "внутреннее" и "внешнее" проектирование. Первое связано с созданием рабочих чертежей (технического и рабочего проектов), которые служат основными документами для изготовления технической системы на производстве; второе – направлено на проработку общей идеи системы, ее исследование с помощью теоретических средств, разработанных в соответствующей технической науке [1]. Русло инженерного проектирования ныне в гораздо большей степени задается не собственно естественнонаучными законами, а экономическими, экологическими, культурными, политическими реалиями. Рисунок 1 – Алгоритм инженерного проектирования от идеи к результату В связи с этим инженерное проектирование должно основываться на следующих посылках: 1) теоретическое естествознание следует рассматривать как продукт конструктивной деятельности человека. Его концентрированным выражением является инженерное проектирование [1]. 2) фундаментальное знание – это, прежде всего, социально–культурное (куда входит и математическое, и естественнонаучное знание, но понятие как культурное развитие человечества). 3) инженерное проектирование это в первую очередь проектирование конструктивной (совместной) деятельности (в частном случае проектирование работ), продуктом которой является технические объекты [1]. 4) технический объект должен вести себя по законам той системы, элементом которой он выступает, т.е. по законам социума. Анализ современных методов проектирования (принятых в основном в научно–технической практике) и приемов конструктивного мышления обнаружил удивительную близость логики научных открытий и методов изобретательства. Таким образом, согласно современным представлениям, не открытие фундаментальных законов природы делает возможным создание технических проектов (изобретений), но в основании теоретической познавательной деятельности и специализированной научно–технической практики находится универсальная конструктивная природа всей человеческой жизнедеятельности. Причем по выраженности конструктивных процессов инженерная деятельность «ближе» стоит к этой природе, чем научное познание [1]. Если рассматривать весь цикл инженерного проектирования с момента зарождения идеи до массового производства (инновационный цикл), то можно заметить сокращение доли материальных факторов. До 2/3 всех работ и затрат приходится на организационную деятельность; обсуждение проблем, знакомство с литературой, подготовку документации, инструкций и т.д. Причем, чем сложнее продукт, тем выше удельный вес организационно– коммуникативной компоненты деятельности по сравнению с материальными компонентами. Для современного производства характерна постоянная замена номенклатуры выпускаемых изделий. Срок их жизни все более сокращается. При этом, критерием замены, как правило, выступает не техническая целесообразность, а соображения экономического, политического плана. (В маркетинге известно, что большая часть предпочтений в сфере потребления осуществляется из соображений престижа, моды и т.д.). Соответственно при проектировании новых изделий необходимо учитывать условия и ограничения со стороны экономики, права, экологии, культурных традиций и прочие. Практически, «технически возможное» является последним фактором при принятии решения о производстве. В литературе признается, что в роли важных ограничений выступают ограничения культурные (так называемый «культурный лаг») [1]. В эпоху индустриального развития ведущим был критерий технически возможного (целесообразного). Положение дел меняется в силу принципиально возрастающей сложности социальной жизни, появления новых элементов и иерархических ступеней. Профессия инженера появилась для решения новых нестандартных классов задач, которые требуют предварительного расчета, проектирования. Сама эта профессия возникла в оппозиции к традиционному мастерству (мастеру–ремесленнику, который был искусен в решении стандартных задач), мастерство не требует расчета, оно основано на личном умении [1]. Массовое промышленное производство низвело расчетные задачи на уровень стандартного набора операций и приемов. В условиях массового стандартизированного производства практически не осталось места для старого ремесленника–мастера. Это место занял инженер. Теперь от него требовалось мастерское владение стандартными приемами инженерной деятельности. Рациональная изобретательность как дух инженерной профессии не то чтобы совсем исчез, но оказался на периферии профессии. Образование отреагировало на это изменение усилением внимания на прикладные аспекты фундаментальных наук: решение типовых задач не требует знания фундаментальных законов, доказательства теорем и формул. Кризис индустриального производства – это кризис массового стандартизированного производства. Он меняет характер задач инженера. Системы автоматизированного проектирования делают ненужными использование специалиста с высшим образованием для решения типовых расчетных задач. Инженер опять, как и на заре становления профессии должен уметь применять накопленное культурное знание для решения нестандартных задач [1]. Рисунок 2 – Индустриальное производство и его виды Какой же должна стать система подготовки инженера? Для ответа на этот вопрос нужно посмотреть, как решает сегодня профессиональные задачи выдающийся специалист–творец в своей области. Для системы знаний и умений такого специалиста характерна одна особенность: завершенность. Завершенность в системном понимании на уровне: фактологическом, теоретическом, рефлексивном. Фактологический уровень связан со знанием и умением ориентироваться во всей эмпирической базе своей профессии, теоретический – со знанием принципов функционирования объекта, рефлексивный – со знанием происхождения этих принципов, владением методологией познания и конструирования [1]. Рефлексивный уровень знания по отношению к теоретическому выполняет такую же функцию, как теоретический к фактологическому (эмпирическому). Каждый из них синтезирует и упорядочивает материал, данный на предшествующем уровне. Без понимания теоретических законов (принципов) эмпирическая база науки становится необозримой, без понимания того, как строятся теоретические модели, какова человеческая стратегия и тактика достижения поставленных целей – выявленные законы природы оказываются случайной совокупностью [1]. В конечном счете, достаточно развитый рефлексивный срез знания позволяет человеку сориентироваться в своей профессии. Этим качеством творец отличается от исполнителя. Известная способность науки расширять границы непознанного (чем больше мы знаем, тем отчетливее понимаем, что еще большего не знаем). Очевидно, что такое понимание носит метатеоретический (рефлексивный) характер [1]. Если раньше инженерные задачи в своей массе достаточно далеко отстояли от границ непознанного, базировались на твердо установленных конструктивных принципах, то инновационная стратегия современного производства передвинула эти задачи непосредственно к границе незнаемого (к проблемной области). На этой границе специалисту, подготовленному к решению типовых задач, как инженеру делать нечего, его функции низводятся до функции техника–исполнителя, а фундаментальное знание оказывается невостребованным. Инженерное проектирование отличают от инженерного конструирования. Для проектной деятельности инженера исходным является социальный заказ, т.е. потребность в создании определенных объектов, вызванная либо «разрывами» в практике их изготовления, либо конкуренцией, либо потребностями развивающейся социальной практики [1]. Продукт проектной деятельности, в отличие от конструкторской, выражается в особой знаковой форме – в виде текстов, чертежей, графиков, расчетов, моделей в памяти компьютера и т.д. Результат конструкторской деятельности должен быть обязательно материализован в виде опытного образца, с помощью которого уточняются расчеты, приводимые в проекте, и конструктивно–технические характеристики проектируемой технической системы [1]. Возрастание специализации различных видов инженерной деятельности привело в последнее время к необходимости се теоретического описания: во– первых, в целях обучения и передачи опыта и, во–вторых, для осуществления автоматизации самого процесса проектирования и конструирования технических систем. Выделение же проектирования в сфере инженерной деятельности и его обособление в самостоятельную область деятельности во второй половине XX века привело к кризису традиционного инженерного мышления, ориентированного на приложение знаний лишь естественных и технических наук и созданию относительно простых технических систем. Результатом этого кризиса было формирование системотехнической деятельности, направленной на создание сложных технических систем. 2. Определение основных функций инженерного проектирования. Во второй половине XX века изменяется не только объект инженерной деятельности (вместо отдельного технического устройства, механизма, машины и т.п. объектом исследования и проектирования становится сложная человеко–машинная система), но изменяется и сама инженерная деятельность, которая стала весьма сложной, требующей организации и управления. Для организации такой деятельности требуются особые специалисты – инженеры– системотехники. Системотехническая деятельность рассматривается как процесс синтеза функциональной модели системы и затем ее преобразования в структурную модель (или ее реализации). Каждый этап связывается с определенными средствами символического и графического представления системы. Функциональная модель воспроизводит протекание в реальной системе субстанции (вещества, энергии или информации), т.е. преобразует входную субстанцию в выходную адекватно функционированию реальной технической системы. В качестве функциональных моделей могут быть использованы, например, алгебраические модели [2]. Рисунок 3 – Развитие мировой инженерии При членении системотехнической деятельности в соответствии со структурой технической системы обычно выделяются следующие ее этапы: 1. макропроектирование (внешнее проектирование); 2. микропроектирование (внутреннее проектирование); проектирование окружающей среды; 3. разбивка системы на подсистемы; 4. проектирование подсистем; 5. изучение их взаимодействий; 6. интеграция системы. Второй способ описания системотехнической деятельности заключается в выделении в ней последовательности фаз, а в самих этих фазах – цепи действий или обобщенных операций [2]. Обычно системотехническая деятельность распадается на 6 фаз: 1. Подготовка технического задания; 2. Разработка эскизного проекта; изготовление; 3. Внедрение; 4. Эксплуатация; 5. Оценка. Иногда добавляется еще одна фаза – ликвидация. На каждой фазе выполняется одна и та же последовательность обобщенных операций [2]: 1. анализ проблемной ситуации; 2. синтез решений; 3. оценка и выбор альтернатив; 4. моделирование; 5. корректировка и реализация решения. Инженерная деятельность исторически оформилась как управленческоконструктивистская, связанная с необходимостью руководства строительными работами по возведению крупногабаритных объектов культового, оборонительного, транспортного, культурно-развлекательного, транспортного коммуникационного, оросительного, жилищного назначения. На основе определенных знаний инженер формировал образ объекта и в процессе строительных исполнителям работ (техническим давал необходимые работникам), консультации разрешал вопросы конструктивистского характера. Для реализации проекта ему придавались необходимые людские и материальные ресурсы. Непосредственно он нес ответственность перед заказчиком [2]. В условиях техногенного развития Европы и Америки в ХVІІІ в. возник вопрос об инженерном образовании, поскольку масштабы строительной деятельности значительно выросли, возросло значение военной инженерии, под влиянием промышленной революции началась машинизация производственно-технологических процессов. Инженерное образование потребовало научной основы. В результате инженерная деятельность стала определяться как техническая деятельность, основанная на регулярном применении научных знаний. В этой деятельности есть конструктивистско-творческий цикл, связанный с изобретательством, конструированием, проектированием, инженерными исследованиями, внедрением (инновациями). Инновационная деятельность акцентирована на технологии и организации производства необходимого артефакта (изделия). При этом решаются задачи разработки технологии изготовления изделия, включая технизированную составляющую в виде оборудования [2]. Инженер имеет дело не с техническими системами (устройствами и технологическими процессами), а с их описаниями. Он преобразует эти описания от неясных требований заказчика к четким и однозначным, например, чертежам. При этом он использует наработанные в инженерном деле процедуры инженерной деятельности в соответствии с принятым регламентом. С точки зрения производства инженер должен уметь: – эксплуатировать и ремонтировать, проектировать и ликвидировать технологические процессы и устройства [2]; – ставить, разрабатывать, решать задачи, прогнозировать, изобретать и принимать решения по внедрению техники. Понимать значение своей работы и ее последствия как в полезных функциях созданных им технических систем (ТС), так и в нежелательных эффектах. Традиционно основным смыслом инженерной деятельности считается проектирование, создание технических систем [2]. В процессе деятельности инженер: – взаимодействует с заказчиком как пользователем будущего изделия; – передает коллегам техдокументацию, необходимую им для разработки частей ТС [2]; – передает рабочим техдокументацию на изготовление; – ведет авторский надзор изготовления; – передает заказчику (а по необходимости и потенциальному потребителю) эксплуатационную документацию [2]; – на новых этапах активно работает с заказчиком. Полный цикл инженерной деятельности включает изобретательство, конструирование, проектирование, инженерное исследование, технологию и организацию производства, эксплуатацию и оценку техники, ликвидацию устаревшей или вышедшей из строя техники [2]. Изобретательство. На основании научных знаний и технических достижений создаются принципы действия, прописываются способы реализации этих принципов в конструкциях инженерных устройств и систем отдельных компонентов. Конструирование. Результатом конструкторской деятельности является техническое устройство, предназначенное для серийного производства. Конструкция состоит из определенным образом связанных стандартных элементов, выпускаемых промышленностью. Если каких-либо элементов не достает или их параметры не соответствуют требованиям, то они изобретаются и проектируются. Для производства и варьирования технических характеристик проводятся дополнительные инженерные расчеты и учет ряда таких требований, как простота и экономичность изготовления, удобство использования, возможность применения стандартных или уже имеющихся конструктивных элементов [2]. Технология и организация производства. Исходным материалом этого вида деятельности являются материальные ресурсы, из которых создается изделие, а продуктом – готовое техническое устройство и руководство к его эксплуатации. Функция инженера в данном случае заключается в организации производства конкретного типа изделия и разработка технологии изготовления определенной конструкции этого изделия, а также, если это необходимо, орудий и машин для его изготовления или отдельных его частей. Эксплуатация, оценка функционирования и ликвидация. Эксплуатация технических систем связана с операторской деятельностью, техническим обслуживанием. В процессе эксплуатации технической системы проводится оценка ее функционирования, что особо важно для модернизации систем [2]. На стадии разработки новой технической системы должны быть сформулированы требования к материалам и компонентам, входящим в ее состав, с точки зрения возможности их утилизации с минимальным ущербом для окружающей среды и здоровья людей. Для классической инженерной деятельности характерна ориентация каждого вида инженерной практики на соответствующую базовую техническую науку, а впоследствии даже на целый комплекс научнотехнических дисциплин [2]. Процесс проектирования представляет собой особый вид человеческой деятельности. Объекты проектирования могут включать как материальные (производственные строения, машины и т.д.), так и нематериальные объекты (социальное проектирование). Процесс проектирования – это информационнообрабатывающая деятельность создания информационных моделей планирования технических работ, технических инноваций и выработки методов, средств и процедур для их реализации. 3. Современное инженерное проектирование. Современная тенденция совершенствования процесса проектирования заключается в его автоматизации, так как задачи проектирования не ограничиваются системное подготовкой проектирование проектной включает документации. познание Комплексное объектов, социальной потребности в них, оценки их реализуемости и оценки последствий введения в эксплуатацию [3]. Проектирование начинается с получения информации о состоянии данной области: сведения о технических устройствах, материалах, методах изготовления, компонентах, процессах, состоянии рынка и т.д. Цель проектирования определенным требованиям – создание заказчика, объекта, удовлетворяющего обладающего определенным качеством (структурой). Объект разрабатывается в знаково-символической форме [3]. Проектирование руководствуется: 1. Принципом независимости. Реализуя этот принцип проектировщик описывает и разрабатывает процессы функционирования изделия, определяя их в качестве неотъемлемой компоненты первой или второй природы. Считается, что проектировщик при проектировании может пренебречь искажением процессов функционирования, возникающим в результате инженерно-проектной деятельности, поскольку используя знания (закономерности) этих процессов, он их обеспечивает и сводит искажения к минимуму [3]. 2. Принципом реализуемости. Принцип вводит разделение труда между проектировщиком и изготовителем. Он детерминирует проект таким образом, чтобы тот мог быть реализован в современном производстве. 3. Принципом соответствия. Предполагает, что каждому процессу функционирования может быть поставлена в соответствие определенная морфология (строение), функциям поставлены в соответствие определенные конструкции. В практической плоскости этот принцип закрепляется системой норм, нормалей, методических предписаний [3]. 4. Принципом завершенности. 5. Принципом конструктивной целостности – проектируемый объект обеспечивается существующей технологией; состоит из элементов, единиц и отношений, которые могут быть изготовлены в существующем производстве. Проектируемый объект может быть представлен и разработан в виде конечного числа единиц, заданных, например, в производственных каталогах, нормах, правилах и т.п. [3]. 6. Принципом оптимальности, который заключается в эффективных решениях. Во второй половине XX в. изменяется не только объект инженерной деятельности (вместо отдельного технического устройства, механизма, машины и т.п. объектом исследования и проектирования становится сложная человеко-машинная система), но изменяется и инженерная деятельность. Наряду с прогрессирующей дифференциацией инженерной деятельности по различным ее отраслям и видам, нарастает процесс ее интеграции. А для осуществления такой интеграции требуются особые специалисты – инженерысистемотехники [3]. Системотехническая деятельность осуществляется различными группами специалистов, занимающихся разработкой отдельных под-систем. Расчленение сложной технической системы на подсистемы идет по разным признакам: в соответствии со специализацией, существующей в технических науках; по области изготовления относительно проектировочных и инженерных групп; в соответствии со сложившимися организационными подразделениями. Каждой подсистеме соответствует позиция определенного специалиста (имеется в виду необязательно отдельный индивид, но и группа индивидов и даже целый институт). Эти специалисты связаны между собой благодаря существующим формам разделения труда, последовательности этапов работы, общим целям и т.д. Для реализации системотехнической деятельности требуются координаторы (главный конструктор, руководитель темы, главный специалист проекта или службы научной координации, руководитель научно-тематического отдела). Эти специалисты осуществляют координацию, научно-тематическое руководство в направлении объединения различных подсистем, операций в системотехническую деятельность [3]. Системное проектирование состоит из последовательности этапов, включающих действия-операции. Это этапы: – подготовки технического задания; – изготовления; – внедрения; – эксплуатации; – оценки; – ликвидации. На каждом этапе системотехнической деятельности выполняется последовательность операций: анализ проблемной ситуации, синтез решений, оценка и выбор альтернатив, моделирование, корректировка и реализация решения [3]. Важной частью инженерной деятельности является техническое знание. Оно обладает спецификой, определяемой задачей объективно отражать реальность с целью повышения эффективности производства. В отличие от естествознания, отражающего природные явления как таковые, техникознание ориентировано на способ применения изучаемых объектов в технике и технологических процессов. Важным свойством технического знания является нормативность. Поэтому его необходимыми компонентами являются стандарты. Это проявляется и в описании технических объектов, которые характеризуются на основе совокупности технических требований [3]. Различают следующие виды технических требований: технологические, эксплуатационные, эргономические, эстетические, экологические. Несколько условно их можно также подразделить на общие и специфические. основные и дополнительные. Все эти требования выражаются как в позитивной форме (необходимость обеспечения новых возможностей), так и в негативной (предписание о недопущении вредных последствий научно-технического прогресса). Техническое знание характеризуется и формальными признаками. Наиболее существенный из них – использование графического языка. Чертеж – язык техники, осуществляющий функции хранения и передачи информации на основе единства чувственного и логического познания [3]. Вырабатывая методы и средства теоретизации, инженеры- исследователи способствуют не только развитию технического познания, но и создают возможность эффективного участия естественных наук в решении инженерных. Техническая теория направлена на описание объектов, возникающих в результате целенаправленной деятельности человека. Одной из важнейших задач, решаемых техническим знанием, является разработка методик проектирования инженерных объектов [3]. Содержание рецептурного слоя составляют методы, расчеты по конструированию конкретных типов технических объектов. В дотеоретической форме этот слой реализовался в виде эмпирических навыков, рецептов, приемов. С возникновением технической теории он выделяется в качестве особого элемента знания, связанного с областью непосредственного практического воздействия на объектную среду. Через эти слоя знания осуществляется связь функционирующими абстрактно-теоретических деятельностными моделей схемами. с реально Через него производственные потребности, условия экспериментального исследования и другие формы практики влияют на организацию теоретического знания. Чем сложнее становятся технические объекты, тем острее возникает необходимость в обосновании рецептов, методик технической деятельности. Для того чтобы знать, как конструировать технические объекты, необходимо понимать, что они собой представляют, каково их строение, какие процессы в них совершаются, как они функционируют. Познание одних лишь природных закономерностей не может формировать такого рода знание. При неизменных естественно-научных характеристиках артефактов применение собственно технических знаний ведет к самым разнообразным технологическим эффектам. Содержанием предметного слоя технических наук является зафиксированное в теориях представление об идеальных артефактах, т.е. искусственно созданных объектах [3]. Гуманитарный слой реализуется в ряде социально-технических теорий (эргономика, дизайн и др.). Для выполнения социального заказа его необходимо выразить в такой форме, которая позволила бы связать техническую потребность с возможными средствами ее удовлетворения. Эту роль выполняет техническая задача. С учетом основных требований к технической задаче ее формулировка должна содержать следующие основные компоненты: 1) характеристику наличной ситуации (на данном рабочем месте, на предприятии, в отрасли и т.д.); 2) назначение разрабатываемого технического объекта; 3) технические требования; 4) ожидаемый технический, экономический и социальный эффект; 5) допустимые и недопустимые средства решения задачи. Техническая необходимый задача материал содержит для создания в своей нового формулировке технического самый объекта. Дальнейшее продвижение к цели предполагает как познавательные, так и практические действия. Важнейший пункт на этом пути – техническая идея [3]. Идея есть особая форма организации знания, заключающая в себе перспективы дальнейшего познания и практической деятельности. Действительность отражается в ней не в ее непосредственном виде, а в закономерных связях и развитии. Идея зависит от мыслительного материала, из которого она формируется и который она систематизирует. В инженерной деятельности используются идеи: 1) возникшие непосредственно в ходе решения данной технической задачи; 2) заимствованные из науки и искусства, опыта повседневной жизни. Для идеи первоначальным материалом выступает условие задачи. В дальнейшем сюда подключаются все имеющиеся и постоянно пополняемые знания и представления, которые уточняются и реорганизуются в соответствии с поставленной целью [3]. Характер технических требований и их взаимоотношений имеет большое значение для определения направления поиска. По отношению друг к другу технические требования могут быть: 1) взаимозаменяемыми; 2) взаимодополняющими; 3) взаимоисключающими. Трудность материального воплощения идеи в техническом объекте обуславливает необходимость технического решения. Техническое решение должно удовлетворять определенным содержательным и формальным критериям. Оно должно обеспечивать достижение положительного эффекта [3]. К техническому решению предъявляются и некоторые формальные критерии оценки: оно должно быть изложено четко и ясно для всех, от кого зависит признание и дальнейшее практическое воплощение замысла (эксперты, административные службы и пр.). По степени разработанности выделяют принципиальные (предварительные) и окончательные технические решения. Такое различие определяется дистанцией, отделяющей их от технической идеи и технического объекта. Принципиальное решение характеризует лишь некоторые существенные черты того или иного варианта. Окончательное решение заключает в себе развернутую программу действий по материализации технического объекта, что предполагает детальное обоснование замысла и тщательную разработку технической документации. Техническое решение создает основу для перехода к практическому воплощению нового технического объекта [3]. Подвергая техническое новшество проверке, материальное производство одновременно способствует дальнейшему совершенствованию технического решения. Так, приходится считаться с недостаточно учтенными ранее факторами, что обуславливает, в частности, отрицательный результат инженерной деятельности. Это, в свою очередь, вызывает необходимость корректировки формулировки задачи и самих решений. В процессе практического использования более точно определяется и сфера применимости новшества, которая может быть шире или уже, чем первоначально предполагалось [3]. Этому и призваны способствовать научно-технические исследования, связанные с возможностями технической теории и экспериментальнолабораторной базы. Эвристика – наука о закономерностях и методах креативноисследовательской деятельности. Использование эвристических методов (эвристик) сокращает время решения задачи по сравнению с ненаправленным перебором возможных альтернатив. В психологической и кибернетической литературе эвристические методы понимаются как любые методы, направленные на сокращение перебора, или как индуктивные методы решения задач. Эвристика – это наука о творческом мышлении. Основой для нее служат законы развития техники и психологические особенности творческого процесса. Основой для нее служат законы развития техники и психологические особенности творческого процесса. Под каждую задачу ищется свой метод решения, состоящий из набора известных методов и неизвестных, так как постоянно меняются условия, цели, а, следовательно, и задачи. Основной проблемой в поиске решения задачи является выход на область поиска, в которой находится решение. Классификация методов поиска решений [3]: 1) эвристические методы (стратегия случайного поиска); 2) методы функционально-структурного исследования объектов; 3) класс комбинированных алгоритмических методов (стратегия логического поиска). В число эвристических методов входят: – «мозговой штурм» (А. Осборн); – синектика (У. Гордон); – фокальные объекты (Ч. Вайтинг); – гирлянды случайностей и ассоциаций (Г. Буш); – списки контрольных вопросов (Д. Пойа, А. Осборн, Т. Эйлоарт). К классу функционально-структурного исследования относятся: – морфологический анализ (Ф. Цвикки); – матрицы открытия (А. Моль); – десятичные матрицы поиска (Р. Повилейко); – функциональное конструирование (Р. Коллер); – морфологическое классифицирование (В. Одрин). К классу комбинированных алгоритмических методов относятся: – алгоритм решения изобретательских задач – АРИЗ (Г. Альтшуллер); – обобщенный эвристический метод (А. Половинкин); – комплексный метод поиска решений технических проблем (Б. Голдовский); – фундаментальный метод проектирования (Э. Мэтчетт); – эволюционная инженерия (С. Пушкарев). Поиск решений с использованием этих методов является системным и целенаправленным. Таким образом, решение задачи зависит от характера задачи, от степени полноты и достоверности исходной информации и от личных качеств разработчика: от его способности умело ориентироваться в информационной среде, от степени владения методологией познания и творчества. Помимо прямого продукта творческой деятельности, отвечающего поставленной цели, возникает и побочный. В удачный момент этот побочный продукт может проявиться в виде подсказки, ведущей к интуитивному решению [4]. Инженерная деятельность связана с целым комплексом научнотехнических дисциплин, опирающихся на ряд естественно-научных концепций, связанных с физическими, химическими, геологическими, биологическими, астрофизическими свойствами вещества, пространства, энергии, поля. Речь идет о следующем: – оптике, имеющей выход в приборостроение, лазерные технологии; – термодинамике, имеющей выход в энергетику; – квантовой механике, связанной с приборостроением, лазерными технологиями; – ядерной физике, имеющей выход в энергетику, военное производство; – генетике, имеющей выход в генную инженерию; – органической и неорганической химии, связанной с химическими производствами, экологией, металлургией; – геологической теории, ориентированной на горно-добывающие отрасли, включая нефтегазовую. Для инженерной деятельности всегда была важна материаловедческая часть естественно-научных знаний, тепло- и энергодинамическая, геологическая, природно-ландшафтная, климатическая [4]. Естественно-научные знания трансформируются в инженерии на уровне функциональных, паточных и структурных схем. Функциональная схема отображает общее представление о технической системе независимо от способа ее реализации и является продуктом идеализации этой системы на основе принципов определенной теории. В технической науке функциональные схемы акцентированы на определенном типе физического процесса и чаще всего отождествлены с какой-либо математической схемой или уравнением. Так, например, при расчете электрических цепей с помощью теории графов элементы электрической схемы – индуктивности, емкости и сопротивления – заменяются по определенным правилам особым идеализированным функциональным элементом – унистором, который обладает только одним функциональным свойством – пропускает электрический ток только в одном направлении. К полученной после такой замены однородной теоретической схеме могут быть применены топологические методы анализа электрических цепей. На функциональной схеме проводится решение математической задачи с помощью стандартной методики расчета на основе применения ранее доказанных теорем. Для этого функциональная схема по определенным правилам приводится к типовому виду [5]. Рисунок 4 – Пример функциональной схемы мобильного устройства Поточная схема, или схема функционирования, описывает естественные процессы, протекающие в технической системе и связывающие ее элементы в единое целое. Такие схемы строятся исходя из естественно-научных представлений. Так, для различных типов функционирования системы элементы цепи, например, электрической, меняют вид [5]. Рисунок 5 – Пример поточной схемы нефтеперерабатывающего завода Структурная схема технической системы фиксирует конструктивное расположение ее элементов и связей, то есть ее структуру, с учетом предполагаемого способа реализации, и представляет собой теоретический набросок этой структуры с целью создать проект будущей технической системы: с одной стороны, результат технической теории, а с другой – исходный пункт инженерно-проектной деятельности по разработке на ее основе новой технической системы [5]. Рисунок 6 – Пример структурной электрической схемы Заключение Из всего вышеописанного можно выделить несколько конфликтов мнений, касательно инженерного проектирования: 1. Развитие человеческой цивилизации. Данная дилемма упирается в 2 фактора – одни утверждают, что развитие технологий приведёт к перенаселению в связи с улучшением качества жизни, другие же стремятся к постоянному развитию. В любом случае, прогресс не останавливается и постоянные модификации служат исключительно во благо общества. 2. Удовлетворенность жизнью. Высшей целью пребывания человека в мире является его удовлетворенность жизнью. Важно использовать все технические и технологические возможности для того, чтобы сделать жизнь человека более комфортной и интересной. Инженерная деятельность является движущей силой технико- технологического развития общества и в значительной степени определяет прогресс развития материальной базы современного общества. Благодаря бурному развитию инженерной деятельности, жизнь человеческого общества изменилась и стала максимально комфортной. Важно уметь правильно воспринимать структуру и сущность самой инженерной деятельности и профессионально прививать техническое мышление будущему поколению инженеров, что упростит в конечном итоге восприятие своей работы, что будет положительно сказываться на рабочем процессе. Список литературы 1. Философия инженерной деятельности [электронный ресурс] https://studopedia.ru/3_26922_filosofiya-inzhenernoy-deyatelnosti.html. 2. Сущность и особенности инженерного проектирования [электронный ресурс] https://studfile.net/preview/1978585/page:3/. 3. Белл Д. Будущее постиндустриальное общество. Опыт социального прогнозирования. – М., Академия, 1999. 4. Инженерная деятельность и наука (материалы Круглого стола). // Вопросы философии, 1986, № 5. 5. Особенности инженерной деятельности и роль инженера в современном мире политехнического // Корпоративный университета. URL: SHARED/u/USHEVA/Ucheba/Tab5/Lk1_2.pdf 15.04.2015). портал Томского http://portal.tpu.ru/ (дата обращения
