Создание новых машин и технических устройств -- сложный и длительный процесс, в котором можно выделить инженерное прогнозирование, проектирование и конструирование, подготовку и освоение производства.
Инженерное прогнозирование предполагает сбор научно обоснованной информации, отражающей в виде вероятностной категории потенциальные возможности развития техники. Делается это для того, чтобы создаваемая машина соответствовала современному состоянию науки и техники и учитывала тенденции их развития на ближайшие 5 -- 10 лет.
Основной задачей проектирования и конструирования является разработка документации, необходимой для изготовления, монтажа, испытания и эксплуатации создаваемой конструкции. Проектирование обычно предполагает разработку общей конструкции изделия.
Техническое конструирование (от лат. construere -- строить, сооружать, создавать) -- часть процесса создания машины, сооружения, заканчивающаяся составлением рабочих чертежей и текстов в виде специальных технических требований, указаний к изготовлению, контролю качества, испытания и др.. Документация, получаемая в результате проектирования и конструирования, носит единое наименование -- проект.
В создании технических устройств участвует большой творческий коллектив различных специалистов: инженеров-конструкторов, художников-конструкторов, технологов, экономистов. Работа их протекает как единый процесс, но каждый имеет свое поле деятельности, свои задачи, которые решаются в тесном творческом содружестве. Специализация труда позволяет учесть квалификацию, знания, опыт и склонности каждого члена коллектива. В конечном счете ускоряется процесс проектирования и постройки новой машины. Например, проектирование трактора ведут несколько групп конструкторов: одни производят тепловой расчет двигателя, другие конструируют механизмы и системы двигателя, третьи -- трансмиссию и ходовую часть, четвертые -- гидросистему и рабочее оборудование и т. п.
Возможны три варианта конструирования; конструируется принципиально новое техническое устройство; существующее техническое устройство заменяется новым; улучшаются отдельные параметры и технико-экономические показатели работающего технического устройства.
Процесс конструирования технического устройства условно делится на этапы.
Первый этап--уточнение технического задания от вышестоящей организации. Делают это и заказчик, и исполнители -- инженеры, художники-конструкторы. Прежде всего они стараются убедиться в том, что конечная цель в задании сформулирована правильно. Критический подход к формулировке цели -- одна из особенностей решения конструкторских задач.
Участие в работе на этом этапе разных специалистов объединяет их для дальнейшей деятельности. Конструктор получает четкое представление о принципиальной схеме устройства, дополнительных технических требованиях и общем технологическом направлении конструирования устройства. У конструктора формируется обобщенный образ устройства.
Второй этап -- эскизное конструирование. Художник-конструктор обеспечивает удобство пользования устройством, его наиболее полное соответствие условиям эксплуатации, эстетические качества и др.
Технические устройства соприкасаются с человеком. При этом простота и удобство играют важную роль. Некрасивый, неудобный станок, примитивный, грубый инструмент раздражают рабочего, делают работу неприятной, снижают производительность труда. Неудобное расположение элементов на пульте управления, за которым сидит оператор или пилот, может быстро вызвать утомление и даже привести к аварии. Поэтому при конструировании систем управления, регулирования и контроля рукоятки, рычаги, кнопки и другие элементы располагают так, чтобы человеку было удобно ими пользоваться, чтобы тексты и цифры на щитках, приборах легко читались и т. п. В сферу деятельности художника-конструктора, проектирующего, например, автомобиль, входит следующий круг задач:
общая компоновка машины (расположение ее основных помещений, механизмов и агрегатов);
планировка пассажирских и грузовых помещений, определение положения и размеров сидений, дверей, окон и люков, проектирование моста управления (органы управления, приборы и сиденье водителя);
поиски композиции, формы и внешней отделки машины, участие в аэродинамических исследованиях и графической разработке поверхности; разработка интерьера, включая разработку сидений, внешних и внутренних осветительных приборов, эмблем, товарных знаков и других декоративных элементов; разработка формы и отделки всех видимых (а иногда и находящихся в машинных отсеках) механизмов и их деталей: колес, приводных механизмов, механизмов управления;
подготовка сопроводительной документации, включая служебное конструирование, справочные и предупреждающие таблицы, знаки и надписи, размещаемые на самой машине.
Особое внимание художник-конструктор уделяет вопросам эксплуатации изделий, чтобы обеспечить человеку необходимый комфорт.
Инженер-конструктор на этапе эскизного проектирования делает эскизные наброски основных частей устройства и выбирает из них наиболее удачный. Эскизы, как правило, изображают конструктивную схему без подробностей и выполняются быстро, так как конструктор должен рассмотреть много вариантов. Выбранные варианты проверяют, выполняя чертежи в масштабе. Теперь взамен технических требований, реализованных конструктивно, появляются связи между частями устройства.
Третий этап -- разработка технического проекта. Процесс подгонки частей друг к другу ведется путем поиска удачного сочетания каких-либо двух частей по схеме, и на этой основе выполняется эскизный вариант компоновки устройства в целом. Однако эскиз не дает полного представления о будущем изделии. На помощь приходит макетирование в масштабе (на начальной стадии поиска) или в натуральную величину.
Объемный реальный макет позволяет выявить допущенные ранее ошибки, оценить функциональные, технические и эстетические достоинства, а также представить форму предмета, его пропорции, цветовое оформление. Макетирование необходимо для разработки технического проекта, в ходе которого делают расчеты на прочность, износостойкость, динамический, тепловой и другие, определяют геометрическую форму и основные размеры сборочных единиц и деталей.
Этап разработки технического проекта своеобразен. Выполнение сборочного чертежа подводит итог проделанной ранее длительной работе, но это не просто вычерчивание, а конструирование, заканчивающееся созданием чертежа. В ходе этой работы продолжают вносить изменения в создаваемую конструкцию.
Технический проект, как правило, содержит уточненную техническую характеристику устройства и краткую пояснительную записку, в которой приводятся данные расчета и технико-экономические показатели изделия. Технический проект является основой для разработки рабочих чертежей.
Четвертой этап -- создание рабочего проекта. На каждую деталь, а их в машине нередко более тысячи, разрабатывают отдельный чертеж. Параллельно ведутся разработка и изготовление технологической оснастки. С ее помощью делают отдельные детали, а из них в экспериментальном цехе собирают опытный образец устройства. При этом уточняют конструктивную форму деталей и технические требования на их изготовление. Опытный образец проходит испытания в реальных условиях. В процессе испытания выявляются слабые места конструкции. Конструкторы и технологи тщательно изучают результаты испытаний и ведут доработку технической документации с целью устранения выявленных недостатков. После этого документацию передают в производство, где налаживают выпуск спроектированного устройства.
Для повышения эффективности процесса конструирования технических устройств разрабатывают систему мероприятий, реализация которых сокращает время проектирования и повышает качество конструкторских разработок. К таким мероприятиям можно отнести совершенствование процесса решения технических задач, кодирования, хранения и поиска технической информации, создание устройств, ускоряющих выполнение чертежей, применение ЭВМ и т. п.
«Согласно общепринятому взгляду, наука оперирует набором экспериментально проверяемых фактов, определенным образом упорядоченных. Ясно, что телефонная книга или железнодорожное расписание - это упорядоченная совокупность фактов, но всё же это не наука. В науке мы ищем общие утверждения, обладающие объяснительной силой, из которых можно вывести множество проверяемых фактов» М. Голдстейн, И. Голдстейн, Как мы познаём. Исследование процесса научного познания, М., «Знание», 1984 г., с. 43 По этой причине подавляющее большинство населения честно не понимает, что обыденное, бытовое мышление и мышление учёного-исследователя имеют целый ряд качественных отличий.Длительные разговоры о демократии и её элементах приучили - на словах, но не на Деле - ценить «мнение каждого»Ценится не мнение, а знание.. Но наука – принципиально недемократична и не является аналогом профсоюзного собрания, где все равны в правах. И квалификация членов «одного профсоюза» может отличаться в сотни раз… Эмоционально это очень неприятно, но это так. Вера в очевидное: что вижу / чувствую – в то и верю Очевидное – не более, чем одна из первых стадий познания. Так, горизонт всем очевиден, но является не более, чем условной линией. Некоторые научные проблемы не решаются веками. Это нормально. Так и нужно мыслить: «Да, эта проблема пока не решена» «Исследователи - воистину - совершенно не виноваты в том, что люди отказываются от самопознания.
И, наконец, последний и самый сложный момент - обучение логике творчества. Научной дисциплины «логика творчества», как известно, нет, и она, естественно, нигде не преподаётся. Никаких учебников по несуществующей «логике творчества» нет и можно с уверенностью сказать, что они не будут написаны. И, тем не менее, логику творчества можно изучать, и она постоянно изучается. Чтобы понять, как это делается, достаточно обратить внимание на обучение таким «творческим профессиям», как актёр, художник, режиссёр, писатель и т.п. Своеобразие их обучения заключается не в чтении каких-то теоретических курсов по «логике творчества», а во включении обучающегося в сам процесс творчества. Предполагается постижение учеником опыта своих предшественников, добившихся несомненных успехов в конкретной области творчества. При этом особую роль играет преподаватель. Он обязан быть не только хорошим педагогом, но и сам обладать талантом в конкретной области творчества. Навыки творчества непосредственно передаются учителем ученику, так сказать, из рук в руки, без всякой детализированной теории творчества, изложенной в каком-то специальном пособии. Логике творчества обучаются, конечно, не только представители «творческих профессий». В принципе этой логике обучается каждый человек, независимо от той профессии, которую он осваивает.
Во многих словарях и справочниках термин «инженер» определяется как специалист с высшим техническим образованием. Словом, право называться инженером дает диплом об окончании высшего технического учебного заведения. Здесь фактически характеризуется не сама его профессия, а лишь подготовленность и квалификация специалиста.
Сегодня благодаря стремительному развитию технического знания, созданию крупных научно-производственных комплексов, новых инженерно-технических сообществ формируется новый стиль инженерного мышления, характеризующийся строгой системностью с ориентацией на аксиологический аспект, как основу инженерно-технического творчества, направленного на создание новой техники и организации современных технологий.
Осуществляя свою деятельность, инженер преобразовывает природную и социальную среду, удовлетворяя различные технические потребности общества. Это преобразование всегда определено существенными связями, законами изменения и развития объектов, и сама деятельность может быть успешной только тогда, когда она согласуется с этим законами. Инженерная деятельность мобильнее технической и более сбалансирована по отношению к решению ближайших и перспективных производственных задач. Инженер не ограничивается только созданием технических средств, которые могут быть использованы в рамках существующих производственных технологий. Проектировщики и конструкторы должны предвидеть возможные будущие производственно-технические изменения, в том числе и те, которые соответствовали бы перспективным требованиям гармонизации общественной жизни. Инженерная деятельность в этом случае определяется по преимуществу не производственными регулятивами и социальными заказом сегодняшнего дня, а познавательными потребностями, связанными с прогнозированием будущих техноструктур и технологий . Инженеру также необходимо четко усвоить специфическую систему норм и ценностных ориентаций, стимулирующих инженерный поиск и нацеливающих на создание социально значимых, экологически чистых и ресурсосберегающих технологий.
Одной из особенностей инженерной деятельности является ее творческий характер. Под творчеством понимается процесс человеческой деятельности, создающий качественно новые материальные и духовные ценности. Творчество представляет собой возникающую способность человека из доставляемого действительностью материала созидать на основе познания закономерностей объективного мира новую реальность, удовлетворяющую многообразным общественным потребностям. Виды творчества определяются характером созидательной деятельности.
Развитие сознания и ответственности учитывается при разработке этапов процесса формирования профессионально-творческих способностей. Выделенные уровни сознания стали основой каждого этапа. «Только такое обучение можно назвать хорошим, которое забегает вперед развитию и ведёт развитие за собой. Но научить человека возможно только тому, чему он уже способен научиться. Обучение возможно там, где есть возможность наследования» . То есть, уже в процессе развития профессионально-творческих способностей личность поднимается на новую степень развития как интеллектуального, так и личностного.
Хорошими иллюстрациями к данному типу мышления могут стать метод мозгового штурма и создание интеллектуальных карт. Что это такое?
В случае, когда три эти компонента начинают взаимодействовать, возникает понятие «технической реальности», как области предметного применения инженерного типа мысли. Данное образование является пограничным между нашей реальностью и миром цифр и чертежей. И именно возможность человека управлять «технической реальностью» позволяет с полной уверенностью говорить об инженерном складе его ума.