На протяжении многих лет я встречаю инженеров-конструкторов, которым недостаёт страсти к своему делу — к созданию реальных, работающих вещей. Такая ситуация — это совершенно неправильно. Их главная цель — побольше заработать, что совершенно нормально, но если человеку не хватает страсти и амбиций — он, неизбежно, будет чувствовать, что к нему относятся с пренебрежением, и, в итоге, будет проектировать нетехнологичные, избыточно сложные или ненадежные конструкции. С другой стороны, многие уверены в том, что могут плыть по течению своей карьеры, не изучая ничего нового, придерживаясь устаревших взглядов на проектирование и производство.
В этом материале я расскажу о том, что, как мне кажется, делает инженера-конструктора «хорошим инженером», и о том, как человеку, избравшему эту профессию, стать лучше.
Какими качествами должен обладать хороший инженер конструктор
Сначала мы должны разобраться с тем, кто же это такой — «инженер»:
«Инженеры, используя научные принципы, анализируют, проектируют, изобретают, строят и создают что-либо для решения самых разных задач и для того, чтобы сделать мир лучше».
Это очень важно понимать, так как инженеры должны хорошо разбираться во всех аспектах выбранной ими сферы деятельности. В случае с машиностроением мы должны понимать фундаментальные законы физики и механики, должны знать, почему материалы ведут себя так, а не иначе, а потом строить на этой основе понимание работы механизмов и машин.
Этот — тот аспект инженерного дела, о котором всё чаще забывают. Всё больше и больше новых инженеров изучают лишь самые основы какого-нибудь CAD-пакета, вроде SolidWorks или КОМПАС, делая так только чтобы устроиться на работу. Они создают неоптимальные, нетехнологичные и переусложненные конструкции, от которых больше вреда, чем пользы. Чаще всего в этом нет их вины. Появление онлайн-курсов в стиле «Освой SolidWorks за месяц» лукаво скрывает от новичков настоящую сложность инженерного проектирования.
Обзор профессии
- Обязанности:
Разработка конструкций узлов, механизмов и машин.
Проектирование приводов, редукторов, исполнительных механизмов для различного оборудования.
3D-моделирование и компоновка основных элементов, их взаимная увязка.
Интеграция покупных компонентов (двигателей, датчиков, подшипников, пневматики, гидравлики).
Разработка конструкции – корпусов, рам и несущих элементов.
Проведение прочностных, кинематических, тепловых и других инженерных расчетов (CAE).
Выпуск комплектов конструкторской документации (чертежи, спецификации) в соответствии с ЕСКД.
Составление эксплуатационных документов (паспорта, инструкции по эксплуатации).
Разработка методик испытаний для спроектированных изделий.
Авторский надзор на производстве, участие в сборке, наладке и испытаниях. - Требования:
Высшее техническое образование в области машиностроения, прикладной механики или смежных областях.
Опыт разработки механизмов, машин или устройств не менее 3-5 лет, наличие портфолио реализованных проектов.
Опыт самостоятельной разработки изделия: от идеи и эскиза до постановки на производство.
Профессиональное владение CAD/CAE программными пакетами (например, SolidWorks, КОМПАС-3D, Siemens NX, Ansys).
Понимание принципов своей сферы деятельности
Хороший инженер глубоко понимает принципы избранной им сферы деятельности. Так, инженер-конструктор прекрасно разбирается в сопротивлении материалов, в теории машин и механизмов, в технологии машиностроения и в материаловедении.
Смысл важности наличия хороших фундаментальных знаний заключается в том, что эти знания являются неотъемлемой частью того, чем занимается инженер. Плохое понимание основ не оправдывает даже то, что человеку, вроде бы, это понимание и не нужно. Например, если некто, в основном, занимается проектированием простых металлоконструкций — ему, всё равно, важно понимать, как возникают и распределяются напряжения, что такое усталость металла и как правильно проектировать сварные швы — даже если он пользуется готовыми расчетными модулями. Разобравшись с базой, на этом фундаменте можно построить понимание других вещей — таких, как динамика машин или современные производственные технологии. Так будет гораздо правильнее, чем если сразу «прыгнуть» на самый верх, где большинство базовых принципов скрыто за кнопками «Рассчитать» в CAE-системах.
Постоянное обучение
Самое главное на пути к тому, чтобы стать «хорошим инженером», это — постоянное наблюдение за новыми разработками и изобретениями, которые появляются в выбранной инженером сфере деятельности: новые материалы, аддитивные технологии, передовые методы расчетов, новые стандарты. Это очень важно не только для того, чтобы не отставать от прогресса, но и чтобы критически оценивать новое, чтобы видеть те плюсы и минусы, которые с ним связаны.
Хороший инженер будет внимательно всё это изучать, будет глубоко забираться в «кроличьи норы», так как это часто приводит к тому, что он будет открывать новые области, с которыми он ещё не разбирался, или о которых просто не знал. Это особенно справедливо в механике, где одна тема, лежащая на поверхности, может завести инженера в «нору», полную множества более специфических вещей.
Понимание ограничений инструментов и технологий
Это очень важно — особенно тогда, когда дело доходит до выбора подходящего материала или технологии производства для решения какой-то задачи. Очень важно понимать и принимать сильные и слабые стороны материала, станка или программного пакета. Слишком многие инженеры закрывают глаза на изъяны привычных им технологий, стремясь к собственной выгоде, а не к тому, чтобы выбрать то, что лучше всего подойдёт для некоего проекта.
То же касается и инженеров, которые возводят одну технологию (например, фрезеровку с ЧПУ) или CAD-систему на пьедестал, так как полагают, что это, по объективным причинам, нечто такое, что можно назвать «самым лучшим».
Применение знаний на практике
Теорию знать полезно, но если инженер не может применить свои знания в разработке реальной конструкции или прототипа, эти знания бесполезны. Весь смысл того, что вкладывается в понятие «инженер» — это применение знаний — либо для решения задач, либо для доказательства жизнеспособности каких-либо концепций.
Хороший инженер постоянно практикуется в том, что изучает.
Как стать более квалифицированным инженером
Учитесь мыслить критически
Критическое мышление — это один из самых важных аспектов инженерного искусства. Оно является неотъемлемой частью понимания и проверки концепций и их эффективности. Существует слишком много инженеров, которые либо уделяют недостаточно времени на критическое осмысление профильных вещей, либо вообще решают этим не заниматься. Результатом такого подхода являются неэффективные, ненадёжные и дорогие в производстве решения.
Читайте больше книг
Чтение — это прекрасный способ приобретения больших объёмов знаний по своему профилю. В сфере машиностроения существует великое множество книг по самым разным темам. Но то, что написано в этих книгах, не надо считать истиной в последней инстанции. Здесь, как и в других случаях, пригодится критическое осмысление прочитанного. Обычно я, изучая конструкцию в справочнике, задаю себе вопросы. Есть ли какие-то проблемы с этим подходом? Есть ли лучший способ это сделать? Что я сделал бы по-другому? Или даже: «Не устарели ли эти данные?»
Делайте заметки, фиксируя свои мысли, и то, чему научились. Если встречаете в книге упоминание какой-то темы, с которой не знакомы — сделайте заметку, а потом исследуйте эту тему.
Применяйте полученные знания в реальных проектах
Лучший способ укрепить полученные знания — воспользоваться ими на практике. Одной лишь теории недостаточно — настоящее обучение происходит тогда, когда знания применяют для решения реальных задач. Даже если то, что вы создадите — это всего лишь маленький прототип или побочный проект для дома, сам процесс создания этого заставляет вас взаимодействовать с материалом на более глубоком уровне.
Когда начинают применять новые концепции на практике — сталкиваются с проблемами, характерными для реального мира (технологичность, допуски, сборка), которые, при изучении теории, можно было и не заметить. Препятствия, возникающие при практическом применении знаний, позволят вам проверить то, насколько хорошо вы поняли изученное, а так же подтолкнут вас к углублению знаний. Но гораздо важнее то, что работа над проектами поможет вам сформировать у себя навыки решения задач, а это — неотъемлемая часть работы любого инженера.
Вот как можно применить на практике то, что вы узнали:
- Создавайте маленькие прототипы. Если вы изучаете новый механизм или технологию — создайте компактный "железный" PoC-проект. Например, если вы изучаете планетарные передачи — спроектируйте, напечатайте на 3D-принтере и соберите простую модель, чтобы увидеть, как она работает.
- Решайте реальные проблемы. Найдите небольшую проблему на работе или в жизни и попытайтесь решить её, воспользовавшись полученными знаниями. Сломалась деталь в бытовой технике? Спроектируйте и изготовьте замену.
- Учите других тому, что узнали. Один из лучших способов улучшить понимание того, что вы узнали — объяснить это кому-то ещё. Помогите младшему коллеге, напишите статью на профильном форуме или просто подробно расскажите об этом другу.
Оценивайте свою работу с критической точки зрения
Способность критиковать собственную работу — это одна из очень важных привычек хорошего инженера. Многие инженеры совершают ошибку, вызванную настроем на то, что если их конструкция «влезает» в сборку и расчеты показывают приемлемый запас прочности, то она «вполне нормальная». Но истинно великие инженеры понимают, что всегда можно что-то улучшить, и что профессиональный рост невозможен без самооценивания. Можно ли сделать эту деталь легче? Дешевле в производстве? Проще в сборке? Надежнее?
Цель критики собственной работы не в том, чтобы слишком строго к себе относиться, а в том, чтобы сформировать у себя установку на постоянное самосовершенствование. Инженерное дело — это обучение длиною в жизнь, и самые лучшие инженеры — это те, кого никогда полностью не устраивают их знания и возможности.
Рекомендации для инженеров-конструкторов
В размышлениях о том, с чего начать, и что почитать, легко потеряться. Поэтому — вот список того, что я рекомендую почитать и сделать.
Книги
- «Справочник конструктора-машиностроителя» в 3-х томах под редакцией В.И. Анурьева. Это "библия" любого инженера-конструктора на постсоветском пространстве. Содержит огромный объем справочных данных.
- «Детали машин» П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. Классический учебник, дающий фундаментальное понимание принципов расчета и конструирования деталей и узлов.
- Любой хороший учебник по «Сопротивлению материалов» (Сопромату) и «Теории машин и механизмов» (ТММ). Это фундамент, без которого невозможно стать профессионалом.
- Книги по технологии машиностроения. Понимание того, как будет изготавливаться деталь, — ключ к созданию хорошей конструкции.
Обновляемое портфолио некоторых чертежей в Компас, Автокад можно посмотреть в Яндекс Альбоме, кликните мышью по ссылке ниже
https://yadi.sk/a/n0Mrxl1H3QMwVi
А также вы можете бесплатно скачать мою подборку литературы для инженеров на Яндекс Диске, которая будет периодически пополняться.
https://yadi.sk/d/UrLCzGP13RfFEG
Проекты
- 3D-принтер или фрезерный станок с ЧПУ. Спроектируйте и соберите с нуля. Это научит вас механике, кинематике, электронике и основам автоматизации.
- Редуктор или коробка передач. Разработайте механизм для понижения или изменения частоты вращения. Это отличная практика в расчете зубчатых передач и конструировании валов и подшипниковых узлов.
- Механизм для конкретной задачи. Например, механизм Геневы для прерывистого движения, система сортировки мелких предметов или подъемный механизм.
Постарайтесь избегать слишком простых проектов вроде «кронштейн для полки». Они многому вас не научат. Выберите проект из списка, глубоко изучите теорию, а потом создайте этот проект в металле или пластике.
Быть хорошим инженером-конструктором — это не значит знать большинство CAD-систем, в совершенстве освоить все модули для расчетов или гоняться за ультрасовременными технологиями. Это значит — развивать в себе глубокое понимание фундаментальных принципов инженерии, применять знания на практике, критически мыслить и непрерывно самосовершенствоваться.
Лучшие инженеры никогда не прекращают учиться, ставят под сомнение собственные предположения и стремятся к элегантности и эффективности во всём, что делают. Они применяют то, что узнают, к реальным проблемам, объективно анализируют результаты собственного труда и эффективно сотрудничают с технологами, производственниками и другими специалистами.
Инженерное дело — это путешествие длиною в жизнь, путешествие, которое требует любопытства, дисциплины и стремления профессионально расти. Если вы будете придерживаться этих принципов — вы станете не просто «хорошим» — вы станете великим инженером.