Методы инженерного творчества

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЛЕКЦИЯ

по дисциплине: Строительное и инженерное творчество

МЕТОДОЛОГИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА

Составитель:

Степанков Алексей Петрович

1. Об инженерной деятельности

В современном обществе техническая деятельность весьма разнообразна, имеет широкий спектр различных реализаций от деятельности по заготовке сырья до упаковки и транспортировке произведенных товаров, от непосредственного участия рабочих в производственном процессе до творческой работы инженеров в конструкторских бюро.

Ныне техническая деятельность направлена на реализацию в процессе производства инженерных решений, а деятельность инженеров нацелена на проектирование, конструирование и эффективное функционирование техники, она является важным видом технической деятельности.

История утверждает, а археология подтверждает, что техника является настолько же древней, как и само человечество. Действительно, начало технической деятельности уходит в глубокое прошлое человеческой истории. Оно связано со становлением Homo sapiens - человека разумного и переходом от собирательства даров природы к преобразованию природных агентов в соответствии с потребностями человека и общества.

В этом - сущность специфики отношения человека к природе. Если животные относятся к природе пассивно, приспосабливаясь к ней, то человек имеет активное отношение к природе, видоизменяя ее, "приспосабливая" ее к удовлетворению своих потребностей.

Безусловно, человек присваивает определенные продукты природы - воду, воздух, мясо зверей и рыб, плоды и т. д.

Но главное что характерно для человека состоит в том, что он присваивает большинство продуктов природы в преобразованном им же виде. Преобразование природы человек реализует в процессе труда, который совершается между человеком и природой.

Именно в труде он своей собственной деятельностью регулирует и контролирует обмен веществ между собой и природой. Этот обмен протекает в ходе активной преобразующей технической деятельности человека. Истоки специфического отношения людей к природе, исследователи находят в далеком прошлом человеческого общества, в конце третичного и начале четвертичного периодов. На рубеже этих периодов примерно 2 миллиона лет назад биогеографическая среда, флора и фауна Земли под влиянием резкого потепления претерпела серьезные изменения: сократилась площадь лесов, образовались обширные пустынные области.

Темпы этих изменений были намного быстрее темпов биологической эволюции животных. Биологически приспособиться предкам человека к этому было невозможно. Появилась объективная необходимость в создании нового, более эффективного способа приспособления к новым природным условиям. Возможным оставалось одно - встать на путь "приспособления" природы к своим потребностям, т. е., перейти от пассивного отношения к природе к активному, т. е., «включить в работу» свой мозг.

Слово инженер произошло от латинского слова ingenium - хитроумный, остроумный, изобретательный. Словом "инженер" стали называть создателей некоторых военных машин во втором веке, а впоследствии - творцов всяких хитроумных устройств. Заметим, что параллельно появилось слово машина для обозначения подъемного устройства в древнегреческом театре.

В современном значении фигура инженера появляется в 18 веке с возникновением крупного машинного производства. Именно в конце 18 - начале 19 веков в Западной Европе начинается этап крупного машинного производства, основанный на сознательном применении науки в производственном процессе.

Инженер своей деятельностью, как бы соединяя науку с производством, становится проводником науки в производстве. Одновременно, о чем речь еще впереди, формируется особый класс наук - технические науки, которые соединяют научное познание с практикой.

Инженерная деятельность в современном ее понимании возникает когда развитие техники как способа деятельности уже не могло основываться только на производственных навыках, традиции, умении работников производства, а требовало целенаправленного использования научных знаний. Вместе с усложнением производственных процессов инженерная деятельность дифференцировалась на инженерно-исследовательскую, инженерно-конструкторскую и инженерно-технологическую.

Деятельность инженера в отличие от деятельности других слоев интеллигенции (педагогов, врачей, актеров, композиторов и др.) по своей роли в общественном производстве является производительным трудом, непосредственно участвующим в создании национального дохода. Тем самым инженеры вместе с учеными прокладывают путь человеческому обществу в будущее.

История вопроса.

Практическая направленность инженерной и вообще всей технической деятельности давала повод "интеллектуалам" смотреть на нее свысока.

Техническая деятельность не пользовалась особой славой еще в древности. Критика технической деятельности оказывается столь же древней, как и сама эта деятельность. Достаточно в этой связи вспомнить мифы о разрушении Богом Вавилонской башне, прикованном к кавказским скалам Прометее или упавшем с небес Икаре.

Плутарх оставил нам свидетельства о том, что сам Архимед считал сооружение машин занятием, не заслуживающим ни трудов, ни внимания, большинство из них появилось на свет как бы попутно, в виде забав геометрии и то потому, что царь Гиерон из честолюбия убедил Архимеда хоть не надолго отвлечь свое искусство от умозрений и обратить его на вещи осязаемые, в какой-то мере воплотить свою мысль, соединить ее с повседневными нуждами.

Отношение к технической деятельности принципиально не изменилось и в период средневековья, когда эта деятельность часто воспринималась как нечто магическое. И не только в силу существования строго секретного мастерства. В эпоху Возрождения сформировалось иное отношение к инженеру и его деятельности.

К инженеру стали относиться не просто как к ремесленнику, технику, а как к творцу, творящему подобно божественному творцу новый мир, мир второй природы. Несмотря на то, что при переходе к индустриализации в общественном сознании упрочняется мнение о прогрессивном значении опирающейся на науку инженерной деятельности, с конца 19 века начинается резкая критика технического засилья и идеализация прошлого.

Критика сегодня.

Чрезвычайно противоречивую оценку инженерной деятельности дает и современное общество, видя в ней не только источник жизненных благ, но и социального зла.

Внимание общественности к инженерной деятельности не случайно. Развитие техники - главнейшая составляющая общественного развития.

Инженерная деятельность выступает в роли основного источника технического прогресса. Именно в качественном преобразовании техники и технологии состоит главная функция инженеров.

Но, совершенствуя технику и технологию, инженеры влияют на изменение технологических отношений, т. е., тех отношений, которые складываются между людьми в ходе непосредственного производственного процесса и поэтому воздействуют на развитие главной производительной силы - на людей. Таким образом, инженерная деятельность занимает одно из центральных мест во всей системе технической деятельности.

Реальность сегодняшних дней.

Что представляет из себя инженерная деятельность?

Инженерная деятельность - это самостоятельный специфический вид технической деятельности всех научных и практических работников, занятых в сфере материального производства. В современной своей сущности инженерная деятельность - это техническое применение науки, направленное на производство техники и удовлетворение общественных технических потребностей. В процессе деятельности инженера законы науки из своей теоретической формы трансформируют в технические принципы, которые находят свое практическое применение. Поэтому по своему характеру инженерная деятельность является преимущественно духовной деятельностью в сфере материального производства. Основные ценностные критерии инженерной деятельности - это способность функционирования и надежность, экономичность, благосостояние, здоровье, безопасность, экологичность, качество общества и развитие личности.

Структура инженерной деятельности определяется решением возникших технических проблем, которые появляются при отсутствии технических средств для решения стоящих перед обществом задач. В процессе инженерной деятельности осуществляется переход от общественных технических потребностей и знаний о технике к созданию техники и технологии. Элементами такого процесс в совокупности образующих структуру инженерной деятельности являются определенные потребности, выработка и принятие решения, подготовка производства, регулирование производства, удовлетворение потребностей.

Во внутренней структуре технической деятельности первой стадией будет изобретение, затем - проектирование в ходе которого идеальная модель воплощается в рабочих чертежах, конструирование - материальное воплощение изобретения в техническом устройстве и, наконец, промышленное освоение и внедрение в производство.

Существенные признаки инженерной деятельности - это деятельность в сфере материального производства или деятельность, которая направлена на решение задач материального производства. Отсюда - техническая направленность инженерного труда.

Цель инженерной деятельности заключена в создании техники, технологии и эффективного их использования в системе общественного производства. Вне этого инженер лишен предмета своей деятельности.

Можно считать совершенно неоправданным расширительное понятие инженерной деятельности, которое все чаще встречается в быту. Инженер-экономист, инженер по охране труда и подобные им "инженеры" являются просто недоразумением, вытекающем из непонимания самой сущности инженерной деятельности как обособленное целеполагание в сфере создания техники. В процессе своей деятельности инженер активно включается во взаимодействие с процессами развития и функционирования техники. В силу указанного обстоятельства инженерная деятельность является практической, т. е., имеет дело с реально существующими объектами в отличие от теоретической или духовной, где существуют мыслимые, идеальные объекты. Но, как известно, практическая деятельность подразделяется на материально-производственную (преобразование природы) и социально-преобразовательную (преобразование общества).

Инженерная деятельность, безусловно, относится к материально-производственной.

Инженер занимает промежуточное положение между теорией и практикой, его труд является умственным трудом в сфере материального производства. На свои способы действия он смотрит не как ремесленник и не как ученый-естествоиспытатель.

В процессе применения открытых естественными науками законов для проектирования, конструирования, функционирования и совершенствования техники и технологии эти законы нужно не только модифицировать в форму возможную для этого применения, но и воплотить их в новой технике и технологии. Этот процесс является наиболее трудным, ответственным и интересным в инженерной деятельности. Именно он придает этой деятельности творческий характер. Творчество - одна из важнейших характеристик инженерной деятельности. В процесс своей деятельности инженер материализует творческий характер своего труда, Для достижения своей цели инженер использует различные законы природы, открываемые естественными науками, и их различную модификацию. Один и тот же материальный результат может быть получен различными техническими способами. Так, обработка деталей осуществляется различным путем - механическим, химическим, лазерным и др.

Все эти обстоятельства свидетельствуют, что в области инженерного творчества существует большая свобода выбора, в этой деятельности имеются многозначные конкретные техническо-технологические решения. В силу этих обстоятельств инженерная деятельность отличается высокой степенью интеллектуального творчества.

В самом деле, часто говорят о творчестве артистов, писателей, художников, композиторов. Но разве меньше нужно затратить творческих усилий инженеру, чтобы материализовать предельно оптимально при огромном выборе технических возможностей ту идеальную модель, которую создал в своей голове инженер?

2. Технология инженерного профессионального процесса в настоящее время

Творчество инженера имеет определенную структуру и определяемые этой структурой этапы развития. Структурными элементами инженерного творчества являются:

- отражение и осмысление технической потребности как проблемы технического прогресса;

- вынашивание новой технической идеи;

- разработка идеальной модели технического устройства;

- конструирование - переход от идеальной модели к созданию нового технического устройства на основе математических и технических расчетов;

- создание нового промышленного образца.

Технологию инженерной профессиональной деятельности - технологию технического творчества можно представить в виде последовательных, но функционально объединенных между собой этапов.

Первый этап - критическое осмысление существующего положения вещей на базе экспериментальных материалов и логических рассуждений, формирование проблемной ситуации. Результатом этого этапа является формулировка конкретной технической задачи, которая может стать основой дальнейших творческих поисков.

Второй этап - этап генерирование (рождение) и «продумывания» новой технической идеи как результата скачка в новое качество при реализации поиска решения определенной технической задачи. Это еще не техническое изобретение и не идеальная модель нового, но уже выход за рамки непосредственно данного. С этой целью применяется набор методов инженерного поиска идей. При этом рациональные методы, составляющие логическую основу процесса, не исключают действия фантазии и интуиции при рождении технической идеи.

Третий этап - этап разработки воображаемой реальности идеальной модели как результата схематизации новой технической идеи, как структурной и функциональной схемы будущего технического объекта. В идеальной модели выражается активная созидательная деятельность субъекта, учитывается необходимость ее последующей материализации, строится будущий объект не в чувственно воспринимаемой форме. На этом этапе протекает процесс обоснования, продумывания и создания образца будущего технического объекта.

Четвертый этап - этап конструирования, перехода от мысленного построения к реальным разработкам. Результаты конструирования выражаются в эскизном и техническом проектах, в рабочих чертежах или модельно-макетном воплощении. Начинается разрешение противоречий между материальным и идеальным, теорией и практикой. Происходит движение от изобретения в форме идеальной модели или патента до рабочих чертежей или спецификаций и далее - до действующих моделей, экспериментальных или производственных образцов.

Пятый этап - этап воплощения изобретения в новом техническом объекте. Этот этап складывается из ряда стадий.

На начальной его стадии создается экспериментальный образец, который предоставляет на основе данных экспериментов сделать доработку и доводку конструкторско-технологических разработок. Затем для испытаний артефактов в промышленных условиях создается промышленный образец. И, наконец, новая техника и технология запускается в серийное или массовое производство. На этом этапе завершается процесс разрешения противоречий между теорией и практикой и одновременно возникают новые технические задачи, новые противоречия.

Как видим, все этапы инженерной деятельности пронизаны творчеством. Творческий характер деятельности инженера проявляется прежде всего в том, что он сознательно формирует цель своей деятельности на основе осмысления технических потребностей производства и общества в целом. Его деятельность является целеполагающейся.

Целеполагание представляет собой сложный диалектический процесс отражения настоящего и потребностей будущего.

Оно возникает благодаря способности человеческого сознания к воображению и является идеальным аналогом последующей материальной деятельности субъекта.

Инженерное творчество реализует выход за пределы существующего состояния техники и технологии.

Можно заключить, что инженерная деятельность - это деятельность в сфере материального производства, имеющая техническую направленность. Она нацелена на превращение природного в социально значимое с целью удовлетворения определенных потребностей людей, в силу чего сама техника выступает как преодоление природы посредством человеческого сознания.

Инженерная деятельность аккумулирует производственный опыт и использует научные знания, отличается высокой степенью интеллектуального творчества, протекает преимущественно в социальной среде и зависима от внешних, социокультурных факторов.

Отмеченные характерные черты инженерного творчества проявляются в различной степени в те или иные периоды ее исторического развития. Для современного этапа инженерного творчества и вообще инженерной деятельности особенно характерна их связь с научной деятельностью, которая имеет солидную историческую традицию.

3. Поисковое конструирование или методы технического (инженерного) творчества

Методы технического (инженерного) творчества подразделяются на две группы. Эвристические методы технического творчества, основаны на использовании достаточно четко описанных методик и правил поиска новых технических решений. Эти методы начали разрабатывать еще с древних времен, особое внимание им уделили выдающиеся ученые XVII-XVIII вв. Ф. Бэкон, Р. Декарт и Г. Лейбниц. Начиная с 40-х гг. прошлого столетия резко возросли исследования и разработки по созданию и применению эвристических методов, методик, приемов, принципов, правил и т. п.

В настоящее время известно более 100 эвристических методов, методик, подходов и их модификаций (подробнее о некоторых из них см. на нашем сайте). Компьютерные методы поискового конструирования, основаны на использовании ЭВМ в решении творческих инженерных задач. Эти методы начали разрабатывать и применять в 60-х годах. В настоящее время известны десятки различных подходов и методов поискового конструирования. Как считают опытные методисты, нецелесообразно отдавать предпочтение какому-либо одному методу или стараться освоить все имеющиеся подходы и методы.

Специалист на первом этапе или на первой ступени овладения методами инженерного творчества должен научиться свободно пользоваться небольшим набором из трех-пяти методов.

Дальнейшее повышение эффективности деятельности творчески работающего инженера связано с приобретением собственного опыта и расширением набора используемых методов и систем методов решения творческих инженерных задач. технический творчество инженер

Какие принципиальные отличия имеют эвристические методы технического творчества и методы поискового конструирования?

В 1977 г. было проведено условное разделение между эвристическими и компьютерными методами (с помощью первых решают задачи технического творчества, с помощью вторых - задачи поискового конструирования). К задачам технического творчества были традиционно отнесены такие, при которых человек решает поставленную задачу способом "проб и ошибок" или с помощью эвристических методов без использования ЭВМ. К задачам поискового конструирования отнесены такие творческие инженерные задачи, которые человек решает с использованием ЭВМ.

Если бы все задачи поискового конструирования одновременно можно было решать с помощью эвристических методов, то, конечно, не имело бы смысла их особо выделять. Однако, как показали не только теория, но и практика, множество задач технического творчества не включает в себя полностью множество задач поискового конструирования, а только пересекаются с ним, т. е., существует некоторое подмножество задач поискового конструирования, которые человек не может решить без ЭВМ или решение их без машинной поддержки (при эквивалентном результате) вызывает значительные трудности.

Это непосильные для естественного интеллекта творческие задачи. Особенно это относится к задачам, решение которых требует применения новых физических принципов действия, затруднительных для мысленного моделирования, а также таким сверхсложным техническим проблемам, о которых человек без ЭВМ уже не может иметь цельного и ясного представления. Число подобных задач со временем будет расти, что и оправдывает выделение специальных методов поискового конструирования в особую группу и заставляет стимулировать их развитие.

Современный уровень развития компьютерной техники и новые разработки в области управления знаниями позволили создать программное обеспечение, способное вывести методы поискового конструирования на качественно новый уровень интеллектуальных изобретательских технологий. Каждая творческая задача или задание имеет свой метод решения, состоящий из набора известных и неизвестных приёмов и методов, так как в процессе жизнедеятельности человека постоянно меняются производственные условия, цели, а, следовательно, и задачи.

Размещено на Allbest.ru