Виды (типы) инженерной деятельности.

Инженерная деятельность включает в себя два уровня разработок, а именно: теоретический (техническое творчество) и практический (от инженерных исследований к проектированию, конструированию и к созданию промышленных образцов).

Техническое творчество — это специфический вид духовно-практической деятельности, характеризующийся формированием технического новаторского замысла и его реализацией. Любой вид творчества выступает как деятельность, направленная на созидание качественно новых материальных и духовных ценностей. Однако при всем сходстве с другими видами творчества техническое творчество специфично, результатом его является технический объект. Оно одновременно и духовно, поскольку имеет место технический замысел, и материально, поскольку это творчество направлено на конструирование технического объекта. Природа технического творчества обнаруживается как раз в том, что оно представляет переход от абстрактного мышления к производственной практике.

Полный цикл инженерной деятельности включает в себя:

1) изобретательство

2) конструирование

3) проектирование

4) инженерное исследование

5) технология, организация и управление производством

6) эксплуатация и оценка техники.

Инженерная деятельность направлена на создание нового, того, чего еще не было, а не на слепое копирование имеющихся образцов, как это было свойственно ремесленной практике. Поэтому точкой отсчета деятельности инженера является инновационная техническая идея. Изобретательство — процесс создания нового технико-технологического объекта, новых принципов действия, способов реализации этих принципов или конструкций технических систем или отдельных их компонентов. Речь идет о создании объекта (предмета, явления, процесса и т.д.), не существующего прежде в реальности (изобретение колеса, пороха, двигателя внутреннего сгорания и др.) Изобретательская деятельность, как правило, начинает цикл инженерной работы. Ее результатом является особый продукт — изобретение, авторство на которое закрепляется в виде патентов, авторских свидетельств и т.п. Изобретательство, таким образом, представляет собой систему действий: от некоторой догадки до опытной модели. И хотя И. Ползунов первым (в 1765 г.) построил паросиловую установку, однако создателем парового двигателя считается Д.Уатт, который не только создал действующую систему, но и получил авторский патент.

На этапе изобретательства осуществляется постановка конкретной технико-технологической идеи и выявление направления ее решения. Выдвинутая идея реализуется, если, с одной стороны, имеются объективные научные (технические) возможности ее решения, а с другой стороны, если выделяются соответствующие ресурсы (материальные, финансовые, организационные и др.). На этом этапе важен человеческий фактор в процессе материализации новой идеи. Изобретение в значительной степени является формой реализации внутренних потребностей личности изобретателя, подкрепленных, однако, внешними условиями. Изобретатель может быть самоучкой или прийти к изобретению на основе анализа предшествующего опыта развития науки и техники в своей и смежных областях.

Многие ученые дали подлинные образцы изобретательской деятельности. Например, Гук изобрел микроскоп, Гюйгенс придумал новую конструкцию часов, которая осуществила движение центра тяжести маятника по циклоиде, Ньютон изобрел телескоп совершенно новой конструкции — отражательный телескоп. На счету у Эйнштейна около 20 оригинальных патентов. Его можно считать изобретателем холодильных машин, автоматической фотокамеры, слухового аппарата, электрометра, слухового аппарата.

П.К. Энгельмейер в своей работе «Техническое творчество» дал развернутую характеристику процесса изобретения. Техническое изобретение, согласно Энгельмейеру, распадается на три акта: догадки, знания и умения.

1 акт — акт догадки. На стадии догадки возникает идея изобретения. Она существует в сознании. Причем такая идея является уже полным решением задачи, представляющей полный технический объект со всеми деталями, которые пока только не видны. Идея представляется самому ее носителю — изобретателю — загадкой, он вглядывается в нее, вынашивает идею. Память и воображение — вот что включает изобретатель в работу. В результате этого акта формируется внутреннее чтение идеи: осознаются и формулируются условия задачи (например, создание нового приспособления), предполагается поиск научного обеспечения ее решения (т.е. решается вопрос — из каких наук добывать знания, исходя из прошлого опыта и интуиции инженера). В результате выкристаллизовывается принцип технического объекта, в котором выражена сама его суть. Он дает то, что хотя и недостаточно, но необходимо для достижения данного эффекта. Принцип характеризует целый класс технических объектов, самое существенное в них. На данном этапе идея объекта представляется в виде «карты малоизученной земли — есть оазисы, но еще много белых пятен, их связывающий областей» [2, с. 117].

2 акт — акт знания. На данной стадии вырабатывается общий план и схема изобретения, в котором уже содержится все то, что необходимо и достаточно для действия. На этом этапе доказывается осуществимость идеи, устраняется ее гипотетичность, посредством применения научных, эмпирических методов: проведения экспериментов, создания моделей, осуществления расчетов и вычислений, построения чертежей, планов, схем. На этом этапе подводится научная база для успешной реализации идеи технического объекта.

3 акт — акт умения. Это этап практического воплощения технической идеи. Для этого не требуется особого творчества, а предполагается высокий уровень мастерства технического исполнения, в результате которого появляется пока единственный экземпляр изобретения — опытный образец.

Следует заметить, что в ХХ веке изобретатели-одиночки не определяли перспективу технического развития. В настоящее время, изобретение редко бывает строго индивидуальным, одиночным творчеством, оно, как правило, имеет коллективный характер.

Следующий вид инженерной деятельности — конструирование. На этом этапе происходит реализация технической идеи в рамках опытной разработки. Конструкторская деятельность становится необходимой с развитием серийного и массового производства, т.к. именно конструирование способствует проникновению изобретения в массовое производство. Конструирование — разработка конструкции инженерного объекта, которая затем материализуется в процессе изготовления на производстве. Конструирование направлено на разработку конкретной морфологии изделия и расчет его технических и технологических параметров. Результат конструкторской деятельности — создание опытного образца, с помощью которого уточняются расчеты и технические характеристики технического объекта, фиксируются специфические условия реализации (характер материала, производительность, степень экологичности, экономическая эффективность и др.). Конструирование сочетается с разработкой соответствующих технологических условий, т.е. методов и технических условий реализации конкретной модели. Следовательно, конструирование органично увязывается с технологией, а именно, выявляется и фиксируется механизм организации технико-технологического процесса по производству конкретного изделия или системы.

Существенное отличие изобретательства от конструкторской деятельности заключается в том, что «то, что конструктор берет готовым, изобретателю надо выдумать» [2, с. 122]. Конструктор изменяет приемы своей работы в зависимости от каждого конкретного случая, но он не выходит за рамки конструктивных вариантов. Конструирование представляет собой применение известных, уже выработанных искусственных, стандартных приемов. Оно заключается в том, чтобы произвести такое видоизменение, чтобы получилась лишь новая конструкция, а не новее изобретение. Прогресс в технике как раз и заключается в том, что техническая инновация переходит из разряда изобретений в разряд конструкций.

Конструкция технического устройства или системы состоит из определенных образом связанных стандартных элементов и является общей для конкретного класса изделий производства. Если каких-либо элементов не достает или их параметры не соответствуют требованиям конструктора, они изобретаются и проектируются заново.

Функции инженера-конструктора, таким образом, заключаются в создании, испытании и отработки опытных образцов технического объекта и выборе из них наиболее оптимального варианта с точки зрения заказчика. Конструктор должен учитывать такие требования как простота и экономичность изготовления, удобство использования, соблюдение определенных габаритов и т.п. Он создает новые типы машин, имеющих общее устройство, но различающиеся характером отдельных деталей, их расположением, материалом и другими конструктивными особенностями, а также осуществляет расчет конструктивно-технических и технологических параметров изделия. Разработка же технологии изготовления — задача другого специалиста — инженера технолога. Однако это не снимает с конструктора ответственности за создание технологичной конструкции. Конструктор должен быть технически грамотным и сведущим в области знания процессов изготовления и обработки проектируемого технического объекта. Без подобной осведомленности он может сконструировать детали, которые вообще невозможно изготовить или обработать либо вообще окажутся дорогими, чрезмерно долгими в изготовлении или неудобными.

С развитием технических наук и инженерных исследований выделяется особый вид инженерной деятельности — проектирование. Проектирование необходимо отличать от конструирования. Если целью конструкторской деятельности является разработка конкретной морфологии изделия, а результатом — создание опытного образца, то проектирование имеет дело с идеализированными объектами: чертежами, графиками, моделями в памяти ЭВМ и т.д.

Проектирование позволяет согласовать и увязать разнообразные требования, предъявляемые к техническому изделию и его функциональным качествам. С этой точки зрения проектирование есть основной механизм в современной технической культуре, обеспечивающей связь производства с потреблением, заказчика с изготовителем. Например, для проектирования новой модели автомобиля наряду с конструктивными требованиями безусловной ценностью являются требования удобства, качества поездки, а также требования технического дизайна.

О соотношении изобретательства, конструирования и проектирования писал П.К. Энгельмейер в своей работе «О проектировании машин». Он выделял три этапа создания машин (а, следовательно, инженерной деятельности вообще):

— 1 этап — создание общего плана, т. е. творчество, дающее общий принцип систем данного типа — это акт изобретательский, его продуктом является идея, существующая в сознании;

— 2 этап — выработка из этого плана общей схемы технического объекта, отвлеченной от вещественной формы — это акт проектировочный, его продуктом является описание процесса (во времени). Здесь необходимы карандаш и бумага;

— 3 этап — разработка схемы детально, до полных чертежей включительно. Он состоит в конструировании деталей, отдельных частей машины, окончательной их проработки. Конструкция и составляет «осуществление принципа и системы; при этом один данный принцип повторяется в целом ряде систем, а одна система повторяется в ряде конструкций» [2, с. 116]. Это и есть, собственно, акт конструкторский, его продуктом являются конкретные материальные предметы (в пространстве).

В структуре инженерной деятельности вычленяется такая сфера как инженерные исследования. В рамках этого уровня инженерной деятельности проводятся научные разработки: расчеты, экономическое обоснование и др. В условиях развитой технической науки всякое изобретение основано на тщательных инженерных исследованиях и сопровождается ими. Они включают в себя:

1) предпроектное исследование;

2) научное обоснование разработки;

3) характеристика эффективности разработки;

4) анализ необходимости проведения недостающих научных исследований и т.д.

В отличие от теоретических исследований в технических науках, инженерные исследования непосредственно вплетены в инженерную деятельность и осуществляются в относительно короткие сроки. Следует отметить, что области технической науки и соответствующие им сферы инженерной деятельности не тождественны. Например, существует электротехника как область инженерной деятельности, а также теоретическая электротехника, которая относится к техническим наукам.

Часто крупные инженеры сочетают в себе и изобретателя, и конструктора, и организатора производства. Однако, современное разделение труда в области инженерной деятельности неизбежно ведет к специализации инженеров, работающих преимущественно либо в сфере инженерного исследования, либо конструирования, либо организации производства и технологии изготовления технических систем.

Такова структура классического этапа инженерной деятельности. Усложнение инженерного объекта в современных условиях, включение в его состав технических подсистем, человека, природной среды, инфраструктурных компонентов обусловливает синтез этих компонентов и изменение характера самой инженерной деятельности. Начиная со второй половины 20 века, объектом технического исследования становится сложная человеко-машинная система, что придает инженерной деятельности комплексный характер. Поэтому современный этап инженерной деятельности характеризуется как системотехническая деятельность. Для осуществления такой функции требуются особые специалисты — системотехники, которые выполняют функцию координации всех работ, организации специалистов-разработчиков данной сложной технической системы, а также научного управления их деятельностью. Таким образом, инженер-системотехник должен сочетать в себе талант ученого, конструктора и менеджера, уметь объединять специалистов различного профиля для совместной работы.

В современной инженерной деятельности можно выделить три основных ее направления, требующих различной подготовки соответствующих им специалистов:

1) инженеры-производственники, которые призваны выполнять функции технолога. Организатора производства и инженера по эксплуатации;

2) инженеры-исследователи, которые должны сочетать в себе функции изобретателя, проектировщика и конструктора. Они становятся основным звеном, соединяющим науку с производством;

3) инженеры-системотехники, задача которых организация и управление самой сложной инженерной деятельностью, комплексное исследование и системное проектирование. Инженеры - системотехники синтезируют знания и умения различных отраслей фундаментального, технического знания и социально-гуманитарного знания.

Для таких специалистов особенно важно междисциплинарное и общегуманитарное образование, в котором одну из основных ролей сыграла бы философия техники.

Инженерная деятельность внедряется в смежные сферы, испытывая и их обратное влияние. Это способствует интенсивному использованию в инженерной деятельности гуманитарных и социальных знаний. Ведь для того, чтобы современная техника стала средством оптимизации жизненной среды человека, инженерное проектирование должно вестись от человека, а не от машины.