Об'єкти інженерної діяльності. Інженерна діяльність як форма науково-технічного пізнання. Зародження інженерної діяльності, її сутність та функції
Функції та основні форми інженерної діяльності: винахідництво, конструювання, організація виробництва,
проектування, випробування, налагодження, експлуатація та оцінка функціонування технічних систем.
ІНЖЕНЕРНА ДІЯЛЬНІСТЬ
ІНЖЕНЕРНА ДІЯЛЬНІСТЬ- Це самостійний специфічний вид технічної діяльності всіх наукових та практичних працівників, зайнятих у сфері матеріального виробництва, який виділився на певному етапі розвитку суспільства з технічної діяльності та став основним джерелом технічного прогресу.
Можна виділити такі етапи розвитку інженерної діяльності:
1) праінженерний - час будівництва великих і складних споруд давнини;
2) прединженерный – період мануфактури, етап становлення інженерної діяльності у соціальному плані (кінець XVIII – початок ХІХ ст.);
3) період розвитку інженерної діяльності на основі системи машин та технічних наук;
4) сучасний етап, що з переходом до інформаційної технології.
Разом із ускладненням виробничих процесів інженерна діяльність розділилася на
інженерно-дослідницьку,
інженерно-конструкторську
та інженерно-технологічну.
Діяльність інженера на відміну діяльності інших верств інтелігенції (педагогів, лікарів, акторів, композиторів та інших.) зі своєї ролі у громадському виробництві є продуктивною працею, безпосередньо що у створенні національного доходу. Саме практична спрямованість інженерної та взагалі всієї технічної діяльності давала привід «інтелектуалам» дивитися на неї зверхньо.
У розвитку інженерної діяльності можна виділити три основні етапи.
На першому (Давній світ)техніка створювалася з урахуванням знакових коштів (чисел, креслень, розрахунків) і технічного досвіду, причому осмислювалася не раціонально, а сакрально. Технічна діяльність розумілася як спільні зусилля людини, духів та богів.
На другому (Середні віки)формується власне інженерна діяльність. Її передумовою було розведення природного та штучного планів буття (Арістотель) та формування новоєвропейського розуміння природи. Характеризуючи в «Новому органоні» новий тип практики - інженерію, Ф. Бекон пише, що у дії людина неспроможна робити нічого іншого, щойно з'єднувати і розділяти тіла природи, інше природа робить у собі сама. Класик російської філософії техніки П. К. Енгельмейєр каже, що інженерія є мистецтво цілеспрямованого на природу, мистецтво свідомо викликати явища, користуючись законами природи.
Але як переконатися, що здобуті в науці знання є саме тим, яке описує закони природиадже природу філософи пояснювали по-різному?
Відповідаючи на це кардинальне питання, вчені Нового часудійшли ідеї досвідченого обгрунтування отриманих у науці знань. Першим був Галілей, який досвідчене спостереження явищами природи трансформував в експеримент, де відповідність теорії та явищ природи встановлювалося технічним шляхом. Якщо в досвіді природа завжди поводиться інакше, ніж наказує теорія, то в експерименті природа приводиться в стан, що відповідає вимогам теорії, і тому веде себе відповідно до теоретично виявлених у науці законів. При цьому в експерименті Галілею довелося характеризувати не тільки природні взаємодії та процеси та визначити умови, що їх детермінують, а й контролювати ряд параметрів цих природних процесів. Впливаючи ці параметри, Галілей зміг експериментально підтвердити свою теорію.
Надалі інженери, визначаючи, розраховуючи необхідні для технічних цілей параметри природних взаємодій, навчилися створювати механізми та машини, що реалізують необхідні людині технічні цілі. З'єднання в діяльності наступних за Галілеєм інженерів-вчених Гюйгенса, Гука та ін. двох різних типів об'єктів (ідеальних та технічних) дозволяє не тільки аргументувати вибір та побудову певних ідеальних та технічних об'єктів, але й розуміти діяльність зі створення технічних пристроїв особливим чином - саме як інженерну. На її основі складається особлива інженерна реальність. У її рамках о 18 - поч. 20 ст. формуються основні види інженерної діяльності: інженерне винахідництво, конструювання, інженерне проектування.
На третьому етапі складається суспільна практика та картина світу, в яких інженерна та технічна діяльність займає важливе місце. Науково-інженерна картина світу включає якийсь сценарій. Існує природа, мислима як нескінченного субстрату матеріалів, процесів, енергій. Вчені описують у природничих науках закони природи та будують відповідні теорії. Спираючись на ці закони та теорії, інженер винаходить, конструює, проектує інженерні вироби (машини, механізми, споруди). Масове виробництво, спираючись на інженерію, виробляє речі, продукти, необхідні людині та суспільству. На початку цього циклу стоять науковець та інженер – творці речей, наприкінці – споживачі. У традиційній науково-інженерній картині світу вважається, що пізнання та інженерна діяльність не впливають на природу, з законів якої інженер виходить, що техніка як результат інженерної діяльності не впливає на людину, оскільки є коштами, створеними для її потреб, а потреби природно зростають , Розширюються і завжди можуть бути задоволені науково-інженерним шляхом.
Становлення інженерної діяльності та науково-інженерної картини світу не було б таким успішним, якби інженерна діяльність не виявилася ефективною. Її ефективність проявилася як із створенні окремих інженерних виробів, і складніших технічних систем. Якщо Гюйгенс зумів створити інженерним способом годинник, то сьогодні у такий спосіб створюються будівлі, літаки, автомобілі та нескінченна кількість інших необхідних людині речей. У всіх цих випадках інженерний підхід до вирішення проблем показує свою ефективність. Вінцем могутності та ефективності інженерного підходу є формування систем, у межах яких суспільство та держава навчилися у задані терміни вирішувати складні науково-технічні завдання.
Проте могутність інженерії готує її кризу. Сьогодні позначилися щонайменше чотири області такої кризи: поглинання інженерії технологією, усвідомлення негативних наслідків інженерної діяльності, криза традиційної науково-інженерної картини світу.
Сучасне суспільстводає надзвичайно суперечливу оцінку інженерної діяльності та , бачачи у ній як джерело життєвих благ, а й соціального зла. Тому виникає проблема відповідальності інженерної діяльності.
У сучасній своїй сутності інженерна діяльність - це технічне застосування науки, спрямоване на виробництво техніки та задоволення суспільних технічних потреб. У процесі діяльності інженера закони науки зі своєї теоретичної форми трансформують у технічні принципи, які знаходять своє практичне застосування. Ця діяльність має певний ступінь ризику, який вважається неминучим. З метою забезпечення необхідної надійності створюваних технічних засобів та технології створюються методи та засоби подолання цього ризику шляхом встановлення певних параметрів, стандартів та використання статистичного обліку випадків можливих аварій. Тому за своїм характером інженерна діяльність є переважно духовною діяльністю у сфері матеріального виробництва.
Союз німецьких інженерів визначив основні ціннісні критеріїінженерної діяльності:
здатність функціонування та надійність,
економічність,
добробут,
здоров'я,
безпека,
екологічність,
якість суспільства
розвиток особистості.
Процес інженерної діяльності включає:
визначення потреби, вироблення та прийняття рішення,
підготовку виробництва,
регулювання виробництва,
задоволення потреб.
Першою стадієютехнічної діяльності є винахід,
потім - проектування, під час якого ідеальна модель втілюється у робочих кресленнях,
потім - конструюванняяк матеріальне втілення винаходу в технічному пристрої та,
нарешті, промислове освоєння та впровадження у виробництво.
Істотні ознаки інженерної діяльності:
1) це діяльність у сфері матеріального виробництва чи діяльність, яка спрямована на вирішення завдань матеріального виробництва;
2) це діяльність практична, тобто. має справу з реально існуючими об'єктами на відміну від теоретичної чи духовної, де є мислимі, ідеальні об'єкти;
3) вона дозволяє протиріччя між об'єктом (природою) і суб'єктом (суспільством), є процесом перетворення природного на соціальне, природного на штучне;
4) вона займає проміжне положення між теорією та практикою (праця інженера є розумовою працею у сфері матеріального виробництва).
5) творчість – одне з найважливіших показників інженерної діяльності.
Функції інженерної діяльності
Функція аналізу та технічного прогнозування . Її виконання пов'язане з з'ясуванням технічних протиріч та потреб виробництва. Тут визначаються тенденції та перспективи технічного розвитку, курс технічної політики і відповідно намічаються основні параметри інженерної задачі. Коротше кажучи, у першому наближенні формулюється відповідь на питання, що потрібно виробництву завтра. Здійснюють цю функцію інженерні "зубри" - керівники, провідні спеціалісти науково-дослідних та проектно-конструкторських інститутів, бюро, лабораторій, об'єднуючись в "колективний мозок" - вчена або науково-технічна рада.
Дослідницька функція інженерної діяльності полягає в пошуку принципової схеми технічного пристрою або технологічного процесу. Інженер-дослідник зобов'язаний за родом своєї діяльності знайти спосіб "вписати" намічену до розробки завдання в рамках законів природних і технічних наук, тобто. визначити напрямок, що призведе до поставленої мети.
Конструкторська функція доповнюєі розвиває дослідницьку, а часом і зливається з нею. Особливе її зміст полягає в тому, що голий скелет принципової схеми приладу, механізму утворює м'язами технічних засобів, технічний задум отримує певну форму. Інженер-конструктор бере за основу загальний принцип роботи приладу - результат зусиль дослідника - і "перекладає" його на мову креслень, створюючи технічний, а потім і робочий проект. З сукупності відомих технічних елементів створюється така комбінація, яка володіє новими функціональними властивостями, якісно відрізняється від усіх інших.
Функція проектування - рідна сестра двох попередніх функцій.Специфіка її змісту полягає, по-перше, в тому, що інженер-проектувальник конструює не окремий пристрій або прилад, а цілу технічну систему, використовуючи при цьому в якості "деталей" створені конструкторами агрегати і механізми; по-друге, у цьому, що з розробці проекту часто доводиться враховувати як технічні, а й соціальні, ергономічні та інші параметри об'єкта, тобто. виходити за рамки суто інженерних проблем. Праця проектувальника завершує період інженерної підготовки виробництва; технічна ідея набуває своєї остаточної форми у вигляді креслень робочого проекту.
Технологічна функція пов'язана з виконанням другої частини інженерної задачі: як виготовити те, що винайдено? Інженер-технолог повинен поєднати технічні процеси з трудовими і зробити це таким чином, щоб в результаті взаємодії людей і техніки витрати часу і матеріалів були мінімальні, а технічна система працювала продуктивно. Успіх або неуспіх технолога визначає цінність всієї інженерної праці, витраченої перед цим на створення технічного об'єкта та ідеальній формі.
Функція регулювання виробництва. Проектувальник, конструктор і технолог спільними зусиллями визначили, що і як робити, залишилося найпростіше і одночасно найскладніше - зробити. Це завдання робітника, але спрямувати його зусилля, безпосередньо на місці співорганізувати його працю з працею інших і підпорядкувати спільну діяльність працівників рішенню конкретної технічної задачі - справа інженера-виробника, виробника робіт.
Функція експлуатації та ремонту обладнання . Тут назва говорить сама за себе. Сучасна надскладна техніка в багатьох випадках вимагає інженерної підготовки обслуговуючого її працівника. На плечі інженера-експлуатаційника лягає налагодження і технічне обслуговування машин, автомобілів, технологічних ліній, контроль за режимом їх роботи. Все частіше інженер потрібен за пультом оператора.
Функція системного проектування порівняно нова для інженерної діяльності, але за значимістю перевершує багато інших функцій. Сенс її в тому, щоб всьому циклу інженерних дій надати єдину спрямованість, комплексний характер. "На основі виникає нова професія інженера-системотехніка (або інженера-универсаліста), покликаного давати експертні оцінки в процесі створення складних технічних і особливо "людино-машинних" систем, де необхідний їх постійний діагностичний аналіз, напр. Експерти-універсалісти повинні допомогти керівнику досягти згоди по всій програмі робіт, що включає різні проекти».
Інженерна діяльність, її види.Інженерна діяльність є складним комплексом різних видів діяльності (винахідницька, конструкторська, проектувальна, технологічна тощо), і вона обслуговує різноманітні сфери техніки: машинобудування, електротехніку, хімічну технологію тощо Для сучасної інженерної діяльності характерна глибока диференціаціяз різних галузей і функцій, що призвела до поділу її на цілий ряд взаємозалежних видів діяльності. Інженерна діяльність включає винахідництво, конструювання та організацію виготовлення (виробництва) технічних систем, а також інженерні дослідження та проектування. , ґрунтуючись на наукових знаннях та технічних винаходах, полягає у створенні нових принципів дії, способів реалізації цих принципів, конструкції технічних систем або окремих їх компонентів. Складність у виготовленні, конструюванні та технічному обслуговуванні, а також необхідність створення технічних систем, компоненти яких принципово відмінні від існуючих стимулюють виробництво особливого продукту, об'єктивованого у вигляді патентів, авторських свідоцтв, винаходів і т.д. Винаходи мають, як правило, широку сферу застосування, що виходить за межі одиничного акта інженерної діяльності та використовуються як вихідний матеріал при конструюванні та виготовленні технічних систем. Лише перших етапах становлення інженерної діяльності винахідництво спирається на емпіричний рівень знання. В умовах розвиненої технічної науки всяке винахідництво ґрунтується на ретельних інженерних дослідженнях та супроводжується ними. З розвитком масового виробництва в середині 20 століття, для того щоб винахід потрапив у промисловість, виникає необхідність його спеціальної проектно-конструкторської підготовки. Конструювання є розробкою конструкції технічної системи, яка потім матеріалізується в процесі його виготовлення на виробництві. Конструкція технічної системи є сукупність певним чином пов'язаних стандартних елементів, що випускаються промисловістю або винайдених заново, і, таким чином, є загальною для цілого класу виробів виробництва. Вихідним матеріалом діяльності виготовлення є матеріальні ресурси, у тому числі створюється виріб. Ця діяльність пов'язана з монтажем вже готових елементом конструкції та з паралельним виготовленням нових елементів. Функції інженера в даному випадку полягають в організації виробництва конкретного класу виробів (наприклад, організація оптичної, радіотехнічної та електротехнічної промисловості, будівництво залізниць, масового виробництва певної конструкції технічної системи. Часто великі інженери одночасно поєднують у собі і винахідника, і конструктора, і організатора виробництва Проте сучасний поділ праці в галузі інженерної діяльності неминуче веде до спеціалізації інженерів, які працюють переважно у сфері або інженерного дослідження, або конструювання, або організації виробництва та технології виготовлення технічних систем. Інженерні дослідження , на відміну від теоретичних досліджень у технічних науках, безпосередньо вплетені в інженерну діяльність. Вони здійснюються в порівняно короткі терміни і включають:
передпроектне обстеження вже отриманих наукових даних для конкретних інженерних розрахунків, характеристику ефективності розробки,
аналіз необхідності проведення наукових досліджень, що відсутні, і т.д.
Інженерні дослідження проводяться у сфері інженерної практики і спрямовані на конкретизацію наявних наукових знань стосовно певного інженерного завдання. Результати цих досліджень знаходять своє застосування насамперед у сфері інженерного проектування. Саме такого роду інженерні дослідження здійснюються великими фахівцями в галузі конкретних технічних наук, коли вони виступають як експерти при розробці складних технічних проектів. В даний час існує безліч областей технічної науки, що належать до різних сфер інженерної діяльності. Для цього в технічних науках розвинені особливі теоретичні принципи, побудовано специфічні ідеальні об'єкти, розроблено оригінальний математичний та понятійний апарат. З розвитком технічних наук змінилася сама інженерна діяльність. У ній поступово виділилися нові напрями, тісно пов'язані з науковою діяльністю, але не зведені до неї, а саме опрацювання загальної ідеї, задуму, створюваної системи, вироби, споруди, устрою. Насамперед - проектування .
Винахідницька діяльність є повним або частковим циклом інженерної діяльності: винахідник встановлює зв'язки між усіма основними компонентами інженерної реальності - функціями інженерного пристрою, природними процесами, природними умовами, конструкціями (при цьому всі ці компоненти знаходяться, описуються, розраховуються).
Конструювання - Неповний цикл інженерної діяльності. Завдання конструювання полягає в тому, щоб спираючись на зв'язки, встановлені у винахідницькій діяльності, визначити та розрахувати конструктивний пристрій інженерної споруди. Конструювання - такий момент створення інженерного об'єкта, який дозволяє інженеру, з одного боку, задовольнити різні вимоги до цього об'єкта (призначення, характеристики роботи, особливості дії, умов тощо), а з іншого - знайти такі конструкції і так їх з'єднати , щоб забезпечувався потрібний природний процес, який можна було запустити та підтримати в інженерному пристрої. І винахід, і конструювання, і входять до них розрахунки потребували, з одного боку, спеціальних знакових засобах інженерної діяльності (схемах, зображеннях, кресленнях), з іншого, - спеціальних знаннях. Спочатку це були знання двоякого роду - природничо-наукові (відібрані або спеціально побудовані) та власне технологічні (описи конструкцій, технологічних операцій тощо). Пізніше природничо-наукові знання були замінені знаннями технічних наук.
В інженерному проектуванні подібне завдання (визначення конструкції інженерного пристрою) вирішується інакше - проектним способом: у проекті без звернення до дослідних зразків імітуються та задаються функціонування, будова та спосіб виготовлення інженерного пристрою (машини, механізму, інженерної споруди).
Саме інженерія та інженерний підхід дозволили усвідомити, що виготовлення пристроїв, що діють на основі розрахунку процесів природи, відрізняється від інших видів виготовлення, де дія природних процесів або незначна (зате суттєві інші процеси, напр., діяльності) або природні процеси неможливо розрахувати і задати . Продукти інженерної діяльності в культурі нового часу стали переважно називати технікою. Інший фактор, що сприяє виявленню технічної реальності, - усвідомлення дедалі більшого значення, яке продукти інженерної діяльності надають життя людини та суспільства.
Доповнення.
Технічна діяльність (як рання інженерна деят-ть), її основні види. Сутність та специфіка інженерної діяльності.
Види технічної діяльності : 1. Реміснича діяльність – не пов'язана з будь-яким науковим знанням, спирається на індивідуальний досвід, на звичайну свідомість та практику.2. Класична інженерна діяльність . Виникнення інженерної діяльності як одного із видів трудової діяльності пов'язане з появою мануфактурного та машинного виробництв. Мета інженерної діяльності полягає у визначенні матеріальних умов та штучних засобів, що впливають на природу в потрібному напрямку, що змушують її функціонувати так, як це потрібно для людини, у завданні на основі отриманих знань вимог до цих умов та засобів, а також зазначення способів та послідовності їх забезпечення та виготовлення. На перших етапах свого професійного розвитку інженерна діяльність була орієнтована на застосування знань природничих наук, а також математики і включала: винахідництво, конструювання дослідного зразка, та розробку технології виготовлення нової технічної системи. На початку 20 ст. інженерна діяльність є складний комплекс різних видів діяльності та обслуговує різноманітні сфери техніки. В умовах розвиненої технічної науки всякий винахід ґрунтується на ретельних інженерних дослідженнях та супроводжується ними. Інженерні дослідження, на відміну від теоретичних досліджень у технічних науках, безпосередньо вплетені в інженерну діяльність, здійснюються в порівняно короткі терміни і включають передпроектне обстеження, наукове обґрунтування розробки, аналіз можливості використання вже отриманих наукових даних для конкретних інженерних розрахунків, характеристику ефективності розробки, аналіз необхідності проведення наукових досліджень, що бракують, і т.д. Інженерні дослідження проводяться у сфері інженерної практики і спрямовані на конкретизацію наявних наукових знань стосовно певного інженерного завдання. У інженерної діяльності поступово виділяються нові напрями, тісно пов'язані з науковою діяльністю, з опрацюванням спільної ідеї, задуму створюваної системи – проектування. Проектування – особливий вид інженерної діяльності, пов'язані з створенням робочих креслень, службовців основними документами виготовлення технічних систем і спрямований на опрацювання загальної ідей та системи, її дослідження з допомогою теоретичних засобів, розроблених у технічної науці. Проектування піддається ряду принципів, а саме: незалежність, реалізованість, відповідність, завершеність, конструктивна цілісність, оптимальність.Ознаки інженерної діяльності: - Це діяльність у сфері матеріального виробництва або діяльність, яка спрямована на вирішення завдань матеріального виробництва. Звідси – технічна спрямованість інженерної праці. Мета інженерної діяльності полягає у створенні техніки, технології та ефективного їх використання у системі суспільного виробництва. – є практичною, тобто. має справу з реальними об'єктами. - дозволяє протиріччя між об'єктом (природою) та суб'єктом (суспільством), – творчість – одна з найважливіших характеристик інженерної діяльності. Інженерна діяльність акумулює виробничий досвід та використовує наукові знання, відрізняється високим ступенем інтелектуальної творчості, протікає переважно у соціальному середовищі та залежить від зовнішніх, соціокультурних факторів.3. Системотехнічна діяльність. У другій половині 20 ст. наростає процес інтеграції інженерної діяльності, що характеризується системним підходом до вирішення складних науково-технічних завдань. Проектування не може спиратися лише з технічні науки.4. Соціотехнічне проектування . Його завданням стає цілеспрямована зміна соціально-організованих структур, проектування систем діяльності. Головна увага при цьому має приділятись не машинним компонентам, а людській діяльності, її соціальному та психологічному аспектам.
Казанський державнийенергетичний університет
Лекція 1
Введення у інженерну діяльність.
Види інженерної діяльності та
Розв'язувані завдання.
Місце і роль графічних, що вивчаються
дисциплін у контексті взаємодії
традиційних та комп'ютерних технологій
Лектор: доцент Смирнова Л.О. «Скажи мені – я забуду. Покажи мені – я можу
запам'ятати. Дозволь мені зробити самому це – і
це стане моїм назавжди»
Китайське прислів'я
Основні поняття та визначення інженерної діяльності
Виникнення інженерної діяльності як одного знайважливіших видів праці пов'язані з появою мануфактурного і машинного виробництва. У
Середньовіччі ще існувала інженерна діяльність у сучасному розумінні, а була, скоріш, технічна діяльність, органічно пов'язана з ремісничою організацією виробництва.
Інженерна діяльність як професія пов'язана з регулярним застосуванням наукових знань у технічній
практиці. Слово інженер походить від латинського кореня ingeniare, що означає «творити», «створювати»,
"впроваджувати".
Перші імпровізовані інженери з'являються в
епоху Відродження. Вони формуються в середовищі вчених,
які звернулися до техніки, або ремісників-самоучок,
що долучилися до науки.
.Перші інженери – це одночасно художники-архітектори, консультанти-інженери з фортифікаційних
споруд, артилерії та цивільного будівництва,
математики, дослідники і винахідники, наприклад,
такі як Леон Батіста Альберті, Леонардо да Вінчі, Джон
Непер та ін.
З розвитком експериментального природознавства, перетворенням інженерної професії на масову у XVIII – XIX
століттях виникає необхідність систематичної наукової освіти інженерів. Саме поява вищих
технічних шкіл знаменує наступний важливий етап у
розвиток інженерної діяльності. Однією з перших таких шкіл була Паризька політехнічна школа, заснована 1794 р., де свідомо порушувалося питання систематичної наукової підготовки майбутніх інженерів. Вона
стала взірцем для організації вищих технічних
навчальних закладів, зокрема й у Росії. Інженерне
освіта з тих пір стала відігравати істотну роль у
розвитку техніки. Види інженерної діяльності та розв'язувані задачі
До початку ХХ століття інженерна діяльність є складним комплексом різних видів діяльності (винахідницької, конструкторської, проектувальної, технологічної тощо), яка обслуговує різноманітні сфери техніки (машинобудування, хімічну
технологію, електротехніку тощо).
Для сучасної інженерної діяльності характерна
глибока диференціація за різними галузями та функціями, яка призвела до поділу її на цілий ряд
взаємопов'язаних видів діяльності та виконуючих її
осіб. Складна кооперація різних її видів складова-
лася поступово.
На перших етапах свого професійного розвитку
інженерна діяльність, орієнтована застосування
знань природничих наук (головним чином, фізики та математики), включала в себе винахідництво, конструювання дослідного зразка та розробку технології виготовлення нової технічної системи. Інженерна діяльність, що спочатку виконується
винахідниками, конструкторами та технологами, тісно
пов'язана з технічною діяльністю (її виконують на
виробництві техніки, майстра та робітники), яка стає виконавською по відношенню до інженерної
діяльності. Зв'язок між цими двома видами діяльності здійснюється за допомогою креслень. Які виготовили їх креслярі називалися в Росії «вченими малювальниками». Для підготовки таких фахівців
для заводів призначалося засноване 1825 р.
"Строганівське училище технічного малювання".
Проте з часом структура інженерної діяльності ускладнюється. Класична інженерна діяльність включала винахідництво, конструювання та організацію виготовлення (виробництва)
технічних систем, а також інженерні дослідження та проектування. Шляхом винахідницької діяльності на підставі
наукових знань та технічних винаходів заново створюються нові принципи дії, способи реалізації
цих принципів, конструкції технічних систем або
окремих їх компонентів.
Конструювання є розробкою
конструкції технічної системи, яка потім матеріалізується в процесі виготовлення на виробництві.
Інженерні дослідження, на відміну від теоретичних досліджень у технічних науках, безпосередньо вплетені в інженерну діяльність, здійснюються у порівняно короткі терміни та включають
у собі передпроектне обстеження, наукове обґрунтування розробки, аналіз можливості використання вже
отриманих наукових даних для конкретних інженерних розрахунків, характеристику ефективності розробки, аналіз необхідності проведення наукових досліджень, що відсутні, і т.д. Результати цих досліджень знаходять своє застосування
насамперед у сфері інженерного проектування.
У процесі функціонування та розвитку інженерної
діяльності в ній відбувається накопичення конструктивно-технічних та технологічних знань, які
являють собою евристичні методи та прийоми,
розроблені у самій інженерній практиці. У процесі подальшого прогресивного розвитку інженерної
діяльності ці знання стають предметом узагальнення у науці. В даний час існує безліч областей технічної науки, що належать до різних сфер інженерної діяльності. В той же час
слід пам'ятати, що технічні науки достатньо
чітко орієнтовані на вирішення інженерних завдань та
мають цілком певну специфіку. Головна мета
технічних наук - вироблення практико-методичних
рекомендацій щодо застосування наукових знань, отриманих теоретичним шляхом у інженерній практиці
конструювання технічних систем. З появою та розвитком технічних наук змінилася
та сама інженерна діяльність. У ній поступово
виділилися нові напрями, пов'язані з науковою
діяльністю (але не зведені до неї), з опрацюванням
загальної ідеї, задуму створюваної системи, вироби,
споруди, пристрої та передусім проектування.
Проектування як особливий вид інженерної діяльності формується на початку ХХ століття і пов'язане спочатку з діяльністю креслярів, необхідністю
особливого (точного) графічного зображення задуму інженера щодо його передачі виконавцям з виробництва.
Однак поступово ця діяльність пов'язується з науково-технічними розрахунками на кресленні основних параметрів майбутньої технічної системи, її попереднім
дослідженням.
Продукт проектної діяльності на відміну
конструкторської виражається в особливій знаковій формі:
вигляді текстів, креслень, графіків, розрахунків, моделей
пам'яті ЕОМ і т.д.
10.
Результат конструкторської діяльності повиненбути обов'язково матеріалізований у вигляді досвідченого
зразка, за допомогою якого уточнюються розрахунки,
наведені в проекті, та конструктивно-технічні
Показники проектованої технічної системи.
Зростання спеціалізації різних видів
інженерної діяльності привело останнім часом до
необхідності її теоретичного опису: по-перше,
з метою навчання та передачі досвіду і, по-друге,
для здійснення автоматизації самого процесу
проектування та конструювання технічних систем,
тобто. до розвитку та впровадження у промислову практику систем автоматизованого проектування
(САПР)
11.
Виділення проектування у сфері інженерної діяльності та його відокремлення у самостійну областьдіяльності у другій половині ХХ століття призвело до
формуванню системотехнічної та соціотехнічної
інженерної діяльності об'єктом дослідження та проектування якої стає складна людино-машинна система, що розглядається у соціальному контексті.
12.
Місце і роль графічних дисциплін, що вивчаютьсяу контексті взаємодії традиційних та
комп'ютерних технологій
Нарисна геометрія, інженерна та комп'ютерна
графіка – навчальні дисципліни, що становлять основу
інженерної освіти, що вивчаються інженерами всіх спеціальностей.
Наскільки широка і багатогранна діяльність людини,
настільки і різні вимоги до форми і
змісту зображень. В одному випадку зображення
повинно мати достатню наочність. В іншому -
мабуть, насамперед, геометрично одно –
цінно оригіналу, воно має давати повну геометричну та розмірну характеристику зображуваного предмета. Цій вимогі має відповідати, наприклад, будь-яке машинобудівне креслення. До зображення можуть
бути пред'явлені обидві зазначені умови одночасно,
коли наочність зображення повинна поєднуватися з гео-
13.
метричною рівноцінністю оригіналу.Зображення різних предметів і об'єктів є самоціллю, вони дозволяють вирішувати інженеру з них різні технічні завдання. Запитаннями
дослідження геометричних основ побудови зображень предметів на площині, питаннями вирішення
просторових геометричних завдань за допомогою
зображень займається одна з гілок геометрії - Нарисна геометрія. Елементи накреслювальної геометрії знаходять найширше застосування у геометричному моделюванні щодо об'єктів різної
природи: в механіці, архітектурі та будівництві, геодезії, геології, кристалографії тощо.
Предметом накреслювальної геометрії (у вузькому значенні)
є вивчення теорії побудови плоских моделей
просторів та теорії та практики вирішення просторових завдань на таких плоских моделях.
14.
Але найбільше значення і застосування методів накреслювальної геометрії знайшли в різних галузях техніки при складанні різного виду технічних креслень: машинобудівних, будівельних, різногороду карт тощо.
Методам зображення предметів та загальним правилам
креслення навчає Інженерна графіка. Одним з основних завдань даного курсу є вироблення вмінь та
навичок оформлення конструкторської документації, як
традиційними методами, і з допомогою САПР.
Комп'ютерна графіка дає можливість вивчити побудову моделей зображень за допомогою їх генерації відповідно до деяких алгоритмів у процесі взаємодії людини та ЕОМ. Результатом такого моделювання є електронна геометрична модель, яка використовується на всіх її стадіях.
життєвого циклу
15.
Сьогодні на передній план висувається узагальненепоняття всіх цих дисциплін, яке можна трактувати
як Інженерне геометричне моделювання
16.
Сучасні технології проектування на основісучасних САПР або так званих CAD/CAM/CAEсистем стрімко розширюють палітру графічних
можливостей, змінюючи як технологію, а й ідеологію проектування.
17.
CALS-технології (Continuous Acquisition and Lifecycle Support) або сучасна абревіатура PLM-технології (ProductLife Management) - комп'ютерний супровід та підтримка життєвого циклу виробу на всіх його етапах дає величезний виграш у якості та часу
Зародження інженерної діяльності, її сутність та функції.
Розвиток інженерної діяльності, професії інженера та технічної освіти.
Особливості становлення та розвитку інженерної діяльності та професії інженера в Росії.
Інженерна діяльність в індустріальному та постіндустріальному суспільстві
Внесок вітчизняних учених у розвиток інженерних наук.
Актуальні інженерні проблеми ХХІ ст.
Поняття «професійний інженер»: вимоги до професійних інженерів
Зародження інженерної діяльності, її сутність та функції
В історії становлення та розвитку продуктивних сил суспільства на різних етапах проблема інженерної діяльності займає особливе місце. Інженерна справа пройшла досить складний, історично тривалий шлях становлення. Історія матеріальної культури людства знає чимало прикладів дивовижного вирішення унікальних інженерних завдань ще на ранніх етапах розвитку людського суспільства. Якщо ми звернемося до історії створення знаменитих семи чудес світу, то переконаємось у наявності оригінального вирішення конкретних інженерних проблем.
Сім чудес світу отримали свою назву за часів античності як споруди, що вражають своєю пишністю, розмірами, красою, технікою виконання та оригінальністю вирішення інженерних проблем. «Професія» інженера, «представника інженерного цеху» по праву може відстоювати місце на одному ступені п'єдесталу з Мисливцем, Лікарем, Жрецем.
Разом з тим історія матеріальної культури іноді заперечує наявність інженера в суспільстві давнини, а в зв'язку з цим і наявності та цілеспрямованої інженерної діяльності так, як ми розуміємо цю діяльність сьогодні, як вона наповнена у вік електрики, електронно-обчислювальних машин, супутників, міжконтинентальних повітряних лайнерів. та ракет. Але деяке заперечення інженера та інженерної діяльності на ранніх щаблях розвитку суспільства ще не означає заперечення інженерної діяльності взагалі при вирішенні конкретних завдань. Вона у різних формах існувала у людській історії та існувала цілком активно. У рамках даної лекції ми розглянемо процес зародження та становлення інженерної діяльності, її еволюції, поява інженера у продуктивних силах як обов'язкової професії на шляху перетворення цих сил, а також зовнішні та внутрішні функції інженерної діяльності в сучасних умовах.
Доінженерна діяльність
На зорі становлення суспільства не існувало у явному вигляді інженерної спеціальності(це результат пізнішого суспільного поділу праці), ні тим більше «інженерного цеху», «касти» чи соціально-професійної групи. Але за багато століть, навіть тисячоліття до того, як суспільний спосіб виробництва зробив можливим і необхідним поява інженерів у сенсі цього терміну, перед людьми виникали інженерні завдання й перебували індивіди, здатні їх вирішувати. Адже людська цивілізація ґрунтується на перетворенні природного світу за допомогою знарядь праці, тобто сукупності різноманітних технічних засобів. Історія їх створення – водночас і історія інженерної діяльності.
Історія інженерної діяльності щодо самостійна; її не можна звести ні до історії техніки, ні до історії науки. Коріння її губиться в глибині минулих тисячоліть. Найчастіше ми можемо здогадуватися, якої завзятості та таланту вимагав кожен новий крок у освоєнні та перетворенні світу, які творчі колізії, злети та аварії приховані від нашого погляду серпанком віків. Дані археологічних розкопок дозволяють лише дуже приблизно реконструювати рівень знань та умінь, доступних творцям техніки далекого минулого. Судити про особливості інженерної діяльності поколінь, що давно пішли, доводиться за її результатами, що збереглися в натурі або хоча б в описі. І техніка може розповісти про своїх творців дуже багато.
За своїм походженням саме технічна діяльністьстала однією з перших видів соціальної діяльності. Щоб вижити, здобути їжу, захистити себе від диких тварин, первісні люди змушені були вдатися до допомоги знарядь. Перехід до праці, заснованому на застосуванні знарядь, перших примітивних технічних засобів, був необхідний. Усі доступні нам факти боротьби роду людського за виживання підтверджують, що технічний (технологічний) напрям і характер цивілізації є не випадковістю і не помилкою у суспільному розвиткові, а єдино можливим його шляхом.
Характері зміст технічної діяльностіна ранніх стадіях людської історії мінялися вкрай повільно:технічні новинки сотні разів перебували і сотні разів втрачалися, гинули разом із їх винахідниками.
Йшли тисячоліття, і разом із ними неухильно йшов далі й надалі технічний прогрес. На кордоні між верхнім і нижнім давньокам'яним віком (палеолітом), приблизно 40–30 тисяч років тому, завершується передісторія людського суспільства та починається його історія. Цей перехід відбувся багато в чому завдяки накопиченим технічним досягненням. У виробничій діяльності людина освоїла багато нових порід каменю, навчилася виготовляти понад двадцять видів різних кам'яних знарядь (різців, свердлів, скобелів тощо). Були створені гарпун та списометалки. Апофеозом інженерної думки кам'яного віку стала цибуля. Людина, яка зрозуміла, як використовувати потенційну енергію зігнутої палиці, що натягла на неї тятиву з жив тварин і загострила тонку стрілу, здійснила епохальне технічне відкриття.
Широкомасштабне застосування цибулі, вкладишових знарядь, шліфованих сокир, тіслів, мотиків, долот та інших технічних досягнень неоліту підготувало виробничу революцію. Сутність так званої неолітичної революції – у переході від полювання до землеробства та скотарства.
У період неоліту надбанням людства стали нові прийоми обробки матеріалів – пиляння, шліфування, свердління, з'явилися складові знаряддя, було приручено вогонь. Неможливо уявити, що це елементи матеріально-технічної культури виникли без цілеспрямованої розумової роботи їх творців. Можна погодитись, що пізнання, технічне проектування та організація виробництва не були розчленовані та не існували поза повсякденною рутинною діяльністю. Тому вже стосовно первіснообщинного способу виробництва ми маємо право говорити про існування інженерної діяльності в її неявній формі. Позначимо її як доінженерну діяльність .
Передінженерний період (з ІІ-І тис. до н.е. до ХVII-XVIII ст. н.е. )
Виникли класи та держава. Поширювалася спеціалізація праці. При становленні рабовласницького способу виробництва відбувається відокремлення ремесел. Це другий великий суспільний розподіл праці породжує ремісника – людини, зайнятого переважно технічною діяльністю.
Центром технічної (та інженерної) діяльностібуло будівельна справа. Виникнення стародавніх міст, які ставали центрами ремісничого виробництва, зведення культових та іригаційних споруд, мостів, гребель, доріг вимагало кооперації праці величезної кількості людей.
Очевидно, що «жодна велика і складна споруда давнини не могла бути побудована без детально розробленого проекту, що потребує відокремлення діяльності, що цілеполягає. У процесі будівництва технічний задум (проект) міг бути реалізований тільки на основі спільної праці рабів. Щоб організувати трудові зусилля великих мас низькокваліфікованих працівників, підпорядкувати їх єдиного завдання, був потрібен інженер. Архітектурна справаі будівництвостали історично першою областю виробництва, де виникла потреба у людях спеціально зайнятих функціями проектуванняі управління(Інженера).
Матеріально-технічна та духовна культура людства в епоху рабовласництва досягла такого рівня, що в окремих її сферах – будівництві та архітектурі – виникла потреба у професійній інженерній праці. Крізь тисячоліття дійшли до нас імена єгипетського жерця-архітектора Імхотепа (бл.2700 до н.е.), китайського гідробудівника Великого Юя (бл.2300 до н.е.), давньогрецького зодчого і скульптора Фідія – творця афіна Парфенона (V ст. е.). Чи були вони інженерами? І так і ні. Відповідь на це питання неоднозначна, і ось чому. p align="justify"> Для виробництва періоду пізніх рабовласницьких держав характерна поява складних технічних завдань нового класу, вирішення яких передбачало відокремлення інженерно-технічних та інженерно-управлінських функцій. Здоровий глузд підказує, що тих, хто ці функції виконував, ми маємо право назвати інженерами.
Разом з тим слід зауважити:
1) функції інженерної праці не зводяться до двох названих вище, вони набагато ширші;
2) діяльність перших інженерів спиралася головним чином практичні, досвідчені знання, і навіть на дуже примітивні технічні засоби; універсальним та малоефективним технологічним прийомом було масове застосування рабської праці;
3) розумова праця, відбрунівшись від фізичного, довгий час залишався нерозчленованим.
Так, у рабовласницькому суспільстві природознавство, не кажучи вже про точні (тим більше – про технічні) науки, не встигло виділитися в самостійну галузь знання. Кожного інженера давнини можна з меншою підставою назвати вченим, філософом, письменником. Інакше висловлюючись, будь-який інженер на той час свідомо «зобов'язаний» був бути мудрецем, будь-який мудрець одночасно володів інженерним справою.
Виходячи з наведених вище міркувань, точніше можна позначити цей період становлення інженерії як передінженерний. Цей період неоднорідний з погляду способу виробництва – рабовласництво змінив феодалізм, який у свою чергу, готувався поступитися місцем капіталізму. Змінювався суспільно-політичний устрій: виникали і гинули імперії, височіли і занепадали нації, класи, релігії. Розвивалася техніка та технологія, народжувалися геніальні винаходи, створювалися принципово нові технічні об'єкти, вироби, інструменти, прийоми обробки матеріалів. Незмінним залишалося одне: основним творцем технічних нововведень, суб'єктом технічної діяльностіяк і раніше залишавсяремісник .
Досягнення ремісничої діяльності давнини та середньовіччя вражають уяву. Військова справа, сільське господарство, мореплавання, металургійне, текстильне, паперове виробництво – ось далеко не повний перелік сфер діяльності, де в передінженерний період розвитку техніки відбулися технічні революції: «порох, компас, друкарство – три винаходи, що передують буржуазному суспільству».
Багато технологічних прийомів стародавнього ремесла настільки унікальні, що не можуть бути відтворені навіть на підставі сучасних науково-технічних знань. Довгий і складний шлях до прогресу пройшла людина. Від кам'яної сокири – до міді та бронзи, до заліза та металів космічної ери.
Більшість з великих винаходів людства відноситься до засобам пересування(колесо, віз, велосипед, паровоз, автомобіль, літак та ін.), знаряддя праці(гончарне коло, млин, прядка, паровий молот, робот та ін.), матеріалам(бронза, залізо, папір, пластмаса та ін.), енергетиці(парова машина, електрична машина, дизель та ін.), військовій справі(порох, гвинтівка, атомна бомба та ін.), сфері інформації(книга, інтернет та ін.), зв'язку(телеграф, телефон, телебачення та ін.), приладів(Компас, телескоп та ін).
До кінця XVI - початку XVII століть технічна діяльність людини здійснювалася практично поза зв'язком з розвитком природничих наук та математики. І тільки після того, як результати наукових досліджень стали використовуватися для створення нової техніки та технологій виникла інженерна діяльність .
Перші інженери формувалися серед учених, які звернулися до техніки, і ремісників-самоучок, які долучилися до науки. Перші інженери – це одночасно художники та архітектори, консультанти з фортифікаційних споруд, артилерії та цивільного будівництва, алхіміки та лікарі, математики та натуралісти. Їх поєднувало те, що вони вперше стали використовувати наукові знання як цілком реальну продуктивну силу.
Так сформувалася місія інженера, яка полягає в створення штучних технічних об'єктів, середовищ та технологій, необхідних для забезпечення життєдіяльності та підвищення якості життя людини та суспільства, з використанням природних ресурсіві застосуванням природничих знань та практичного досвіду.
Народження інженерної професії стало результатом перевороту у всіх без винятку верствах та сферах суспільної життєдіяльності. Техніка, спосіб виробництва, суспільно-економічні відносини, політичні інститути, суспільна свідомість і психологія, наука - все це необхідно було змінити, причому змінити найрішучішим чином, перш ніж робота з вирішення інженерних проблем набула статусу професійного заняття в суспільно значущих масштабах.
48. Філософія інженерної діяльності
Інженерна діяльність історично оформилася як управлінсько-конструктивістська, пов'язана з необхідністю керівництва будівельними роботами зі зведення великогабаритних об'єктів культового, оборонного, транспортного, культурно-розважального, транспортного комунікаційного, зрошувального, житлового призначення. На основі певних знань інженер формував образ об'єкта та у процесі будівельних робіт давав необхідні консультації виконавцям (технічним працівникам), вирішував питання конструктивістського характеру. Для реалізації проекту йому надавалися необхідні людські та матеріальні ресурси. Безпосередньо він відповідав перед замовником.
В умовах техногенного розвитку Європи та Америки у ХVІІІ ст. постало питання про інженерну освіту, оскільки масштаби будівельної діяльності значно зросли, зросло значення військової інженерії, під впливом промислової революції почалася машинізація виробничо-технологічних процесів.
Інженерна освіта зажадала наукової основи. У результаті інженерна діяльність стала визначатися як технічна діяльність, заснована на регулярному застосуванні наукових знань. У цій діяльності є конструктивістсько-творчий цикл, пов'язаний із винахідництвом, конструюванням, проектуванням, інженерними дослідженнями, впровадженням (інноваціями). Інноваційна діяльність акцентована на технології та організації виробництва необхідного артефакту (виробу). При цьому вирішуються завдання розробки технології виготовлення виробу, включаючи технізовану складову у вигляді обладнання.
Інженер має справу не з технічними системами (пристроями та технологічними процесами), а з їх описами. Він перетворює ці описи від неясних вимог замовника до чітких та однозначних, наприклад, креслень. При цьому він використовує напрацьовані в інженерній справі процедури інженерної діяльності відповідно до ухваленого регламенту.
З погляду виробництва інженер має вміти:
– експлуатувати та ремонтувати, проектувати та ліквідувати технологічні процеси та пристрої;
– ставити, розробляти, вирішувати завдання, прогнозувати, винаходити та приймати рішення щодо впровадження техніки. Розуміти значення своєї роботи та її наслідки як у корисних функціях створених ним технічних систем (ТС), так і в небажаних ефектах.
Зазвичай основним змістом інженерної діяльності вважається проектування, створення технічних систем.
У процесі діяльності інженер:
– взаємодіє із замовником як користувачем майбутнього виробу;
– передає колегам техдокументацію, необхідну їм розробки частин МС;
– передає робітникам техдокументацію на виготовлення;
– передає замовнику (а за потребою та потенційному споживачеві) експлуатаційну документацію;
– на нових етапах активно працює із замовником.
Повний цикл інженерної діяльності включає винахідництво, конструювання, проектування, інженерне дослідження, технологію та організацію виробництва, експлуатацію та оцінку техніки, ліквідацію застарілої техніки, що вийшла з ладу.
Винахідництво. На підставі наукових знань та технічних досягнень створюються принципи дії, прописуються способи реалізації цих принципів у конструкціях інженерних пристроїв та систем окремих компонентів.
Конструювання. Результатом конструкторської діяльності є технічний пристрій, призначений для серійного виробництва. Конструкція складається з певним чином пов'язаних стандартних елементів, що випускаються промисловістю. Якщо будь-яких елементів не вистачає або їх параметри не відповідають вимогам, вони винаходяться і проектуються. Для виробництва та варіювання технічних характеристик проводяться додаткові інженерні розрахунки та облік низки таких вимог, як простота та економічність виготовлення, зручність використання, можливість застосування стандартних або вже наявних конструктивних елементів.
Технологія та організація виробництва. Вихідним матеріалом цього виду діяльності є матеріальні ресурси, з яких створюється виріб, а продуктом – готовий технічний устрій та керівництво для його експлуатації. Функція інженера в даному випадку полягає в організації виробництва конкретного типу виробу та розробка технології виготовлення певної конструкції цього виробу, а також, якщо це необхідно, знарядь та машин для його виготовлення чи окремих його частин.
Експлуатація, оцінка функціонування та ліквідація. Експлуатація технічних систем пов'язана з операторською діяльністю, технічним обслуговуванням. У процесі експлуатації технічної системи проводиться оцінка її функціонування, що особливо важливо задля модернізації систем.
На стадії розробки нової технічної системи мають бути сформульовані вимоги до матеріалів та компонентів, що входять до її складу, з точки зору можливості їх утилізації з мінімальною шкодою для довкілля та здоров'я людей.
Для класичної інженерної діяльності характерною є орієнтація кожного виду інженерної практики на відповідну базову технічну науку, а згодом навіть на цілий комплекс науково-технічних дисциплін.
Процес проектування є особливий вид людської діяльності. Об'єкти проектування можуть містити як матеріальні (виробничі будівлі, машини тощо), і нематеріальні об'єкти (соціальне проектування). Процес проектування – це інформаційно-обробна діяльність створення інформаційних моделей планування технічних робіт, технічних інновацій та вироблення методів, засобів та процедур для їх реалізації.
Сучасна тенденція вдосконалення процесу проектування полягає в його автоматизації, так як завдання проектування не обмежуються підготовкою проектної документації. Комплексне системне проектування включає пізнання об'єктів, соціальної потреби в них, оцінки їхньої реалізації та оцінки наслідків введення в експлуатацію.
Проектування починається з отримання інформації про стан даної галузі: відомості про технічні пристрої, матеріали, методи виготовлення, компоненти, процеси, стан ринку і т.д.
Мета проектування - створення об'єкта, що задовольняє певним вимогам замовника, що має певну якість (структуру). Об'єкт розробляється в знаково-символічній формі.
Проектування керується:
1. Принцип незалежності. Реалізуючи цей принцип проектувальник описує та розробляє процеси функціонування виробу, визначаючи їх як невід'ємну компоненту першої чи другої природи. Вважається, що проектувальник при проектуванні може знехтувати спотворенням процесів функціонування, що виникає в результаті інженерно-проектної діяльності, оскільки використовуючи знання (закономірності) цих процесів, він їх забезпечує та зводить спотворення до мінімуму.
2. Принципом реалізованості. Принцип вводить розподіл праці між проектувальником та виробником. Він детермінує проект таким чином, щоб той міг бути реалізований у сучасному виробництві.
3. Принципом відповідності. Припускає, що кожному процесу функціонування може бути поставлена у відповідність певна морфологія (будова), функцій поставлені у відповідність до певних конструкцій. У практичній площині цей принцип закріплюється системою норм, нормалей, методичних розпоряджень.
4. Принципом завершеності.
5. Принципом конструктивної цілісності – проектований об'єкт забезпечується існуючою технологією; складається з елементів, одиниць та відносин, які можуть бути виготовлені у існуючому виробництві. Проектований об'єкт може бути представлений і розроблений у вигляді кінцевого числа одиниць, заданих, наприклад, у виробничих каталогах, нормах, правилах і т.п.
6. Принципом оптимальності, що полягає у ефективних рішеннях.
У другій половині XX ст. змінюється як об'єкт інженерної діяльності (замість окремого технічного устрою, механізму, машини тощо. об'єктом дослідження та проектування стає складна людино-машинна система), але змінюється і інженерна діяльність. Поряд із прогресуючою диференціацією інженерної діяльності з різних її галузей та видів, наростає процес її інтеграції. А для здійснення такої інтеграції потрібні спеціальні фахівці – інженери-системотехніки.
Системотехнічна діяльність здійснюється різними групами фахівців, які займаються розробкою окремих підсистем. Розчленування складної технічної системи на підсистеми йде за різними ознаками: відповідно до спеціалізації, що існує в технічних науках; по галузі виготовлення щодо проектувальних та інженерних груп; відповідно до сформованих організаційних підрозділів. Кожній підсистемі відповідає позиція певного фахівця (мається на увазі необов'язково окремий індивід, а й група індивідів і навіть інститут). Ці фахівці пов'язані між собою завдяки існуючим формам поділу праці, послідовності етапів роботи, загальним цілям і т.д. Для реалізації системотехнічної діяльності потрібні координатори (головний конструктор, керівник теми, головний спеціаліст проекту чи служби наукової координації, керівник науково-тематичного відділу). Ці фахівці здійснюють координацію, науково-тематичне керівництво у напрямі об'єднання різних підсистем, операцій у системотехнічну діяльність.
Системне проектування складається з послідовності етапів, що включають дії-операції. Це етапи:
- Підготовка технічного завдання;
- Виготовлення;
- Впровадження;
- Експлуатації;
- Оцінки;
- Ліквідації.
На кожному етапі системотехнічної діяльності виконується послідовність операцій: аналіз проблемної ситуації, синтез рішень, оцінка та вибір альтернатив, моделювання, коригування та реалізація рішення.
Важливою частиною інженерної діяльності є технічне знання. Воно має специфіку, яка визначається завданням об'єктивно відображати реальність з метою підвищення ефективності виробництва. На відміну від природознавства, що відображає природні явища як такі, технікознавство орієнтоване на спосіб застосування об'єктів, що вивчаються в техніці і технологічних процесів.
Важливою властивістю технічного знання нормативність. Тому його важливими компонентами є стандарти. Це проявляється і в описі технічних об'єктів, що характеризуються на основі сукупності технічних вимог.
Розрізняють такі види технічних вимог: технологічні, експлуатаційні, ергономічні, естетичні, екологічні. Дещо умовно їх можна також поділити на загальні та специфічні. основні та додаткові. Всі ці вимоги виражаються як у позитивній формі (необхідність забезпечення нових можливостей), так і в негативній (розпорядження про недопущення шкідливих наслідків науково-технічного прогресу).
Технічне знання характеризується формальними ознаками. Найбільш суттєвий із них – використання графічної мови. Креслення – мова техніки, що здійснює функції зберігання та передачі на основі єдності чуттєвого та логічного пізнання.
Виробляючи методи та засоби теоретизації, інженери-дослідники сприяють не тільки розвитку технічного пізнання, а й створюють можливість ефективної участі природничих наук у вирішенні інженерних.
Технічна теорія спрямовано опис об'єктів, що виникають внаслідок цілеспрямованої діяльності людини. Однією з найважливіших завдань, розв'язуваних технічним знанням, є розробка методик проектування інженерних об'єктів.
Зміст рецептурного шару становлять методи, розрахунки конструювання конкретних типів технічних об'єктів. У дотеоретичній формі цей шар реалізувався у вигляді емпіричних навичок, рецептів, прийомів. З виникненням технічної теорії він виділяється як особливий елемент знання, пов'язаного з областю безпосереднього практичного впливу на об'єктне середовище. Через ці шари знання здійснюється зв'язок абстрактно-теоретичних моделей з реально функціонуючими діяльнісними схемами. Через нього виробничі потреби, умови експериментального дослідження та інші форми практики впливають організацію теоретичного знання.
Чим складнішими стають технічні об'єкти, тим гострішою є необхідність в обґрунтуванні рецептів, методик технічної діяльності. Для того щоб знати, як конструювати технічні об'єкти, необхідно розуміти, що вони являють собою, яка їх будова, які процеси в них відбуваються, як вони функціонують. Пізнання одних лише природних закономірностей не може формувати такого роду знання. При постійних природничо-наукових характеристиках артефактів застосування власне технічних знань веде до найрізноманітніших технологічних ефектів. Змістом предметного прошарку технічних наук є зафіксоване у теоріях уявлення про ідеальні артефакти, тобто. штучно створених об'єктів.
Гуманітарний шар реалізується у низці соціально-технічних теорій (ергономіка, дизайн та ін.).
Для виконання соціального замовлення його необхідно висловити в такій формі, яка б пов'язати технічну потребу з можливими засобами її задоволення. Цю роль виконує технічне завдання.
З урахуванням основних вимог до технічного завдання її формулювання має містити такі основні компоненти:
1) характеристику готівкової ситуації (на даному робочому місці, на підприємстві, у галузі тощо);
2) призначення технічного об'єкта, що розробляється;
3) технічні вимоги;
4) очікуваний технічний, економічний та соціальний ефект;
5) допустимі та неприпустимі засоби вирішення задачі.
Технічна задача містить у своєму формулюванні найнеобхідніший матеріал для створення нового технічного об'єкта. Подальше просування до мети передбачає як пізнавальні, і практичні дії. Найважливішим пунктом на цьому шляху є технічна ідея.
Ідея є особлива форма організації знання, що містить у собі перспективи подальшого пізнання та практичної діяльності. Реальність відбивається у ній над її безпосередньому вигляді, а закономірних зв'язках і розвитку. Ідея залежить від розумового матеріалу, з якого вона формується та який вона систематизує.
В інженерній діяльності використовуються ідеї:
1) що виникли безпосередньо в ході вирішення даного технічного завдання;
2) запозичені з науки та мистецтва, досвіду повсякденного життя.
Для ідеї первісним матеріалом є умова завдання. Надалі сюди підключаються всі наявні та постійно поповнювані знання та уявлення, які уточнюються та реорганізуються відповідно до поставленої мети.
Характер технічних вимог та його взаємовідносин має значення визначення напрями пошуку. Стосовно один одного технічні вимоги можуть бути: 1) взаємозамінними; 2) взаємодоповнюють; 3) взаємовиключними.
Проблема матеріального здійснення ідеї на технічному об'єкті обумовлює необхідність технічного рішення.
Технічне рішення повинне задовольняти певним змістовним та формальним критеріям. Воно має забезпечувати досягнення позитивного ефекту.
До технічного рішення пред'являються і деякі формальні критерії оцінки: воно має бути викладено чітко та ясно для всіх, від кого залежить визнання та подальше практичне втілення задуму (експерти, адміністративні служби та ін.).
За ступенем розробленості виділяють важливі (попередні) та остаточні технічні рішення. Така відмінність визначається дистанцією, що відокремлює їхню відмінність від технічної ідеї та технічного об'єкта. Принципове рішення характеризує лише деякі суттєві риси того чи іншого варіанта. Остаточне рішення містить у собі розгорнуту програму дій щодо матеріалізації технічного об'єкта, що передбачає детальне обґрунтування задуму та ретельну розробку технічної документації. Технічне рішення створює основу переходу до практичного втілення нового технічного об'єкта.
Піддаючи технічну новацію перевірці, матеріальне виробництво одночасно сприяє подальшому вдосконаленню технічного рішення. Так, доводиться зважати на недостатньо враховані раніше фактори, що зумовлює, зокрема, негативний результат інженерної діяльності. Це, своєю чергою, викликає необхідність коригування формулювання завдання та самих рішень. У процесі практичного використання більш точно визначається і сфера застосування нововведення, яка може бути ширше або вже, ніж спочатку передбачалося.
Цьому покликані сприяти науково-технічні дослідження, пов'язані з можливостями технічної теорії та експериментально-лабораторної бази.
Евристика - наука про закономірності і методи креативно-дослідницької діяльності.
Використання евристичних методів (евристик) скорочує час вирішення завдання порівняно з ненаправленим перебором можливих альтернатив. У психологічній та кібернетичній літературі евристичні методи розуміються як будь-які методи, спрямовані на скорочення перебору, або як індуктивні методи вирішення завдань.
Евристика – наука про творче мислення. Основою нею служать закони розвитку техніки та психологічні особливості творчого процесу.
Основою нею служать закони розвитку техніки та психологічні особливості творчого процесу. Під кожну задачу шукається свій метод рішення, що складається з набору відомих методів і невідомих, так як постійно змінюються умови, цілі, а, отже, і завдання. Основною проблемою в пошуку розв'язання задачі є вихід на область пошуку, де знаходиться рішення. Класифікація методів пошуку рішень:
1) евристичні методи (стратегія випадкового пошуку);
2) методи функціонально-структурного дослідження об'єктів;
3) клас комбінованих алгоритмічних методів (стратегія логічного пошуку).
До евристичних методів входять:
- "Мозковий штурм" (А. Осборн);
– синектика (У. Гордон);
- Фокальні об'єкти (Ч. Вайтінг);
– гірлянди випадковостей та асоціацій (Г. Буш);
- Списки контрольних питань (Д. Пойа, А. Осборн, Т. Ейлоарт).
До класу функціонально-структурного дослідження належать:
- Морфологічний аналіз (Ф. Цвіккі);
- матриці відкриття (А. Моль);
– десяткові матриці пошуку (Р. Повілейко);
- функціональне конструювання (Р. Коллер);
- Морфологічне класифікування (В. Одрін).
До класу комбінованих алгоритмічних методів належать:
- Алгоритм вирішення винахідницьких завдань - АРІЗ (Г. Альтшуллер);
- Узагальнений евристичний метод (А. Половінкін);
- Комплексний метод пошуку рішень технічних проблем (Б. Голдовський);
- фундаментальний метод проектування (Е. Метчетт);
- Еволюційна інженерія (С. Пушкарьов).
Пошук рішень з використанням цих методів є системним та цілеспрямованим. Таким чином, розв'язання задачі залежить від характеру завдання, від ступеня повноти та достовірності вихідної інформації та від особистих якостей розробника: від його здатності вміло орієнтуватися в інформаційному середовищі, від ступеня володіння методологією пізнання та творчості. Крім прямого продукту творчої діяльності, що відповідає поставленій меті, виникає і побічний. Вдалий момент цей побічний продукт може виявитися у вигляді підказки, що веде до інтуїтивного рішення.
Інженерна діяльність пов'язана з цілим комплексом науково-технічних дисциплін, що спираються на ряд природничо-наукових концепцій, пов'язаних із фізичними, хімічними, геологічними, біологічними, астрофізичними властивостями речовини, простору, енергії, поля.
Йдеться про таке:
– оптиці, що має вихід у приладобудування, лазерні технології;
- Термодинаміки, що має вихід в енергетику;
– квантової механіки, пов'язаної з приладобудуванням, лазерними технологіями;
- Ядерної фізики, що має вихід в енергетику, військове виробництво;
– генетиці, що має вихід у генну інженерію;
– органічної та неорганічної хімії, пов'язаної з хімічними виробництвами, екологією, металургією;
– геологічної теорії, орієнтованої на гірничодобувні галузі, включаючи нафтогазову.
Для інженерної діяльності завжди була важлива матеріалознавча частина природничо-наукових знань, тепло- та енергодинамічна, геологічна, природно-ландшафтна, кліматична.
Природно-наукові знання трансформуються в інженерії лише на рівні функціональних, паточних і структурних схем.
Функціональна схема відображає загальне уявлення про технічну систему незалежно від способу її реалізації та є продуктом ідеалізації цієї системи на основі принципів певної теорії. У технічній науці функціональні схеми акцентовані певному типі фізичного процесу найчастіше ототожнені з будь-якої математичної схемою чи рівнянням. Так, наприклад, при розрахунку електричних ланцюгів за допомогою теорії графів елементи електричної схеми – індуктивності, ємності та опору – замінюються за певними правилами особливим ідеалізованим функціональним елементом – уністором, який має лише одну функціональну властивість – пропускає електричний струм лише в одному напрямку. До отриманої після такої заміни однорідної теоретичної схеми можуть бути використані топологічні методи аналізу електричних кіл. На функціональній схемі проводиться вирішення математичної задачі за допомогою стандартної методики розрахунку на основі застосування раніше доведених теорем. Для цього функціональна схема за певними правилами наводиться до типового виду.
Поточна схема, або схема функціонування, описує природні процеси, що протікають у технічній системі та зв'язують її елементи в єдине ціле. Такі схеми будуються виходячи з природничо-наукових уявлень. Так, для різних типів функціонування системи елементи ланцюга, наприклад електричного, змінюють вигляд.
Структурна схема технічної системи фіксує конструктивне розташування її елементів і зв'язків, тобто її структуру, з урахуванням передбачуваного способу реалізації, і є теоретичним начерком цієї структури з метою створити проект майбутньої технічної системи: з одного боку, результат технічної теорії, а з іншого – вихідний пункт інженерно-проектної діяльності щодо розробки на її основі нової технічної системи.
Практична діяльність інженера охоплює нашого часу дуже велику область людських знань. Так, знань видатного інженера і видатного вченого стародавнього світу Архімеда було достатньо, щоб одному створити метальні машини, що вражали уяву багатьох людей.
В даний час знадобилося об'єднання зусиль безлічі талановитих вчених та неабияких інженерів на чолі з видатним інженером нашої епохи академіків С.П. Корольовим, щоб вирішити сучасне завдання метання - завдання "метання" у космос штучного супутника Землі.
Сучасному інженеру для його інженерної діяльності не вистачило б усіх знань Архімеда, Леонардо да Вінчі та А.С. Попова, разом узятих. Однак це не означає, що будь-який інженер нашого часу може зрівнятися у технічній творчості з будь-яким із названих вище. Технічна творчість інженера кожної суспільної формації використовує досвід та досягнення її попередників як фундамент, на якому кожен зводить свою будівлю.
Для вирішення завдання створення сучасного технічного об'єкта потрібне поєднання зусиль десятків інженерів різних спеціальностей. Чим же викликана потреба об'єднання зусиль такої кількості людей?
Винахідник давнини особисто реалізовував усі етапи інноваційного циклу, власноручно опредмечивал власну ідею. Інженер індустріального суспільства багатоликий. Поділ інженерної праці призвів до створення досить відокремлених внутрішніх професійних груп. На кожній з гілок інженерної діяльності фахівець повинен володіти специфічними знаннями та практичними навичками.
Перш ніж розпочати безпосереднє виробництво технічних об'єктів, їх треба передусім сконструювати. B це завдання входить: вибір принципу дії, розробка кінематичної схеми конструкції, вибір схеми взаємодії певних вузлів, вибір відповідних матеріалів та деталей, розрахунок та вибір оптимальних режимів роботи окремих вузлів та всієї конструкції в цілому, компонування та зовнішнє оформлення виробу, розробка технічного проекту виробу .
Конструювання - самостійне інженерне завдання, що відноситься до видів інженерної діяльності та потребує специфічних знань та навичок. Інженери, які займаються вирішенням цієї специфічної задачі, називаються інженерами-конструкторами.
Об'єкт, сконструйований інженером-конструктором, потрібно втілити в метал, дерево, бетон, інший матеріал. Іншими словами, якщо конструктор відповів на запитання, що треба зробити, то хтось має відповісти на питання, як це зробити.
Для виготовлення одного і того ж об'єкта можна використовувати різні технологічні прийоми та операції: лиття або кування, пресування або токарна обробка, склеювання або шиття, хімічна або лазерна обробка матеріалів та деталей. Вибір технологічних операцій суттєво впливає на ефективність виробництва та якість продукції. Одна технологія прискорює виробництво, інша – забезпечує якість, третя – дозволяє отримати більш дешевий продукт, четверта – підвищує надійність та безвідмовність. Забезпечити вибір оптимальної для даного конкретного виробництва технології, а якщо такої немає, то розробити її завдання інженера-технолога. Головним завданням для інженера-технолога є суворий контроль за дотриманням технологічного режиму виробництва, його вдосконалення та розвиток.
Технолог знаходиться як би між машиною та об'єктом її впливу і, отже, повинен синтезувати їх у своїй діяльності таким чином, щоб в результаті отримати конкретний виріб, предмет або продукт C заздалегідь запрограмованим конструктором формою, властивостями і якостями.
Для виконання своїх функцій технолог повинен досконало знати: можливості окремих машин, агрегатів (шлях пізнання яких проходить через розшифрування тонкощів технологічного процесу); особливості сировини та можливості її переробки на машинах (походження, геометричні параметри, а також комплекс фізичних, хімічних та механічних властивостей); виробничий процес отримання заданого виробу, напівфабрикату, матеріалу (продукту) всіх переходах і вплив, що надається процесом на початкові властивості сировини.
Однак, розробка та виготовлення технічного об'єкта потребує забезпечення нормального функціонування його. Для цього потрібно грамотно оцінювати технічний стан об'єкта, дотримуватись режимів роботи вузлів та механізмів, своєчасно проводити комплекс профілактичних заходів та регламентних робіт для запобігання передчасному зносу та відмов у його роботі. У разі відмови в роботі виробів треба вміти грамотно виявити дефект і організувати ремонт. Вирішенням цих технічних питань займається інженер-експлуатаційник.
Успіх розвитку інженерної справи повністю залежить від стану науково-дослідницької діяльності в суспільстві. Виробництво не може стояти дома. Його розвиток спрямовано постійне підвищення якості продукції та її кількісне зростання. Вирішення цих завдань, отже, успіхи у розвитку інженерної справи можливі лише з урахуванням подальших наукових досягнень. Кінцевою метою наукових досліджень в інженерній справі є розробка методів розрахунку та оптимізації параметрів виробів, контролю їх характеристик, підвищення економічності та надійності на стадіях конструювання, виробництва та технічної експлуатації. Вирішенням цих завдань займаються інженери-дослідники.
У світовій практиці відома і поширена роль інженера як організатора виробництва. Будучи технічним керівником виробничого колективу, інженер повинен забезпечувати не тільки ефективне використання технічних засобів, сировини, HO та
виробничого персоналу. Цю функцію виконують інженери-управлінці (менеджери).
Рис. 2. Види інженерної діяльності
Отже в інженерної діяльності слід розрізняти інженерів кількох профілів (Рис.2):
Інженер-конструктор;
Інженер-технолог;
Інженер-експлуатаційник;
Інженер-дослідник;
Інженер-управлінець (менеджер);
Інженер-економіст;
Інженер-еколог;
Інженер-метролог;
Інженер-інформаційник;
Інженер, який вирішує завдання математичного забезпечення
автоматизованих систем управління та ін.
Всі ці види діяльності взаємопов'язані, вони доповнюють один одного і сприяють в цілому вирішенню одного важливого завдання - розвитку інженерної справи в цілому.
Однак не тільки ці види інженерної діяльності можна виділити в досить багатогранному житті інженера.
Розвиток виробничих відносин потребує постійного розширення спеціальностей та спеціалізацій в інженерній справі. В даний час діяльність інженера-конструктора, інженера-технолога і т.д. не мислима без всебічного аналізу їх досліджень із боку матеріальних витрат за виробництво. На арену життя виходить інженер-економіст, який здійснює оцінку матеріальних витрат.
Погоня за прибутком часто породжує порушення балансу навколишнього середовища, що викликають згубний вплив на стан здоров'я людини (скидання промислових відходів у річки та водоймища, викид в атмосферу різноманітних газових сумішей, підвищена шумність, іонізуючі джерела випромінювання, радіоактивне забруднення тощо). T.e. техніка як служить людині, але вона часом виступає проти нього. Це не дивно, якщо сучасний літак за секунду польоту витрачає стільки кисню, скільки виробляє один гектар лісу за 8-14 годин. Але ж цей годинник становить практично весь продуктивний часовий інтервал в цілому добовому циклі життєдіяльності дерев. Отже, гектару цілодобово зеленіючого лісу потрібно близько десяти років життя, щоб наситити авіалайнер киснем на годину його польоту. А літає він не одну годину на добу і не в однині! І не всі ліси зеленіють цілий рік. Не відстають від літаків та автомобілі, а також численна армія промислових підприємств. Глобальною проблемою сьогодення є утилізація та переробка промислових та побутових відходів. На арену захисту інтересів людства виходить інженер-еколог.
Сучасної інженерної діяльності характерна глибока диференціація не лише за функціями (видами), а й за різними галузями. Така диференціація стала можливою, проте далеко не відразу, вона складалася поступово, крок за кроком залежно від розвитку науки, техніки та технологій. Так, наприклад, інженер-конструктор нашого часу не може вирішувати весь спектр конструкторських завдань зі створення технічних структур у галузі будівництва та архітектури, створення машин з обробки металів, створення машин на базі використання двигунів внутрішнього згоряння, створення радіотехнічних приладів, систем, агрегатів тощо .д. Таким чином, виникає необхідність поділу кожного з видів інженерної діяльності за галузевою ознакою, наприклад авіаконструктор, конструктор ковальсько-пресових машин, технолог ливарного виробництва, технолог швейного виробництва, технолог з виробництва хлібобулочних виробів і т.д. і т.п. Тобто з розвитком наук, техніки та технологій виникає необхідність дедалі глибшої диференціації інженерної діяльності.
Сьогодні з повною відповідальністю можна сказати, що вирішення всіх технічних завдань проходить червоною ниткою через всі етапи інженерної діяльності і може бути здійснено лише спільними зусиллями інженерів усіх профілів, названих вище.