электронный курс лекций"Сопротивление материалов"

ХII-я Всероссийская дистанционная ученическая конференция

ОБ ИНЖЕНЕРНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ
Павленкова О., Ясина Т., СГТУ им.Гагарина Ю.А.

Введение. Мы приступили к учебе в одном из крупнейших технических вузов России, в котором более 28 тысяч судентов готовятся стать инженерами различных специальностей в самых разных областях производства. У нас сейчас преподаются учебные дисциплины о задачах инженерной деятельности как гуманитарной направленности (например, «История науки и техники»), так и технической («Основы конструирования и проектирования») и т.п. И нам важно суметь оценить способности и сущность выбранной профессии не только конкретной специальности, но и попытаться осознать цели и задачи вообще инженерной деятельности, и особенно в ее проектировочной части, разрабатывающей новые объекты, играющие все возрастающую роль в жизни современного общества. Таким образом, целью данной работы является анализ развития и формирования понятий современного инженерного проектирования, т.е. некого субъективного философского осмысления своей будущей сферы деятельности. в процессе обучения в техническом вузе для выработки качеств успешного инженера-проектировщика в инновационных процессах.
При этом за предполагаемый ответ (в виде гипотезы) на наши вопросы примем определение, записанное недавно на одной из аудиторных лекций по философии: «Инженерное проектирование - это процесс, в котором научная и техническая информация используется для создания новой системы, устройства или машины, приносящих обществу определенную пользу» [ 1 ].
Самостоятельное же осмысление данной проблемы поможет в процессе обучения в техническом вузе выработать качества успешного инженера-проектировщика в инновационных процессах.
Обоснование определения инженерного проектирования проведем на основании анализа имеющихся знаний, сопоставив их с известными фактами, с установленными новыми данными и даже с теми, которые могут быть предвидены в будущем. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: рассмотреть основные этапы инженерного проектирования; показать противоречивый характер его становления и развития (т.е. генезиса); обсудить значимость нового видения нынешней научно-инженерной картины мира (как «бытия технического» [2]); проанализировать значение усиления междисциплинарного синтеза различных видов знаний для создания современных технических систем; определить роль социальных факторов в ходе развития инженерной деятельности; выявить влияние информатизации на развитие инженерного проектирования.
Об истории проектирования. Для осмысления сегодняшних перемен в инженерном деле необходимо разобраться в прошлом. Изучив в прошедшем учебном году учебный курс «История науки и техники», отметим, что прообраз инженерной деятельности находится в глубине прошедших тысячелетий, так как ясно, что мировая цивилизация связана с преобразованием окружающей человека природы при помощи средств труда, но создание различных технических средств, временной промежуток их возникновения и создания – это и есть история инженерии. Инженерная деятельность прошла сложный, долгий путь становления. Благодаря усилиям многих поколений постепенно добывались знания и накапливались технические умения, таким образом готовилась почва для прорастания инженерной мысли. Можно было бы привести в качестве примера перечень великих свершений зодчих древности, «ни одно крупное и сложное сооружение древности не могло быть построено без детально разработанного проекта, требующего обособления целеполагающей деятельности. В процессе строительства технический замысел (проект) мог быть реализован только на основе совместного труда рабов. Именно так создавались первые инженерные сооружения, такие как городские системы и шахты Шумерийского государства, ирригационные каналы и пирамиды Египта»[3]. Во времени становления инженерной деятельности, можно выделить следующие периоды: от I–II тысячелетия до н.э., до ХVII–XVIII в. нового времени (предынженерный), где создатели новшеств – ремесленники; в XVII–XVIII вв. наука и техника начинают соединяться и становиться фактором процесса производства, и в это время появляется профессия инженера; во второй половине XIX–ХХ вв. бурное развитие науки и техники способствует тому, что характер инженерной деятельности преобразуется быстрыми темпами, усложняется структура инженерной профессии и расширяется диапазон использования инженерных методов. И вот в начале ХХ столетия, как вид инженерной деятельности, формируется проектирование. Оно связано вначале с деятельностью чертежников, необходимостью графического отображения задумок инженера и для передачи их исполнителям на производстве. Постепенно эта деятельность наполняется созданием научно-технических расчетов и чертежей основных характеристик будущей технической системы, ее первоначальным исследованием, т.е. проектирование выделяется в самостоятельную сферу деятельности в момент разделения труда между интеллектуальной областью и созданием материальной части. Это стало возможным при достаточном накоплении знаний, когда проектировщик смог представить будущее изделие «интеллектуально» в виде чертежей, не соприкасаясь с ним, что позволило ускорить процесс изготовления.
Формирование проектирования в сфере инженерной деятельности и его обособление в отдельную область деятельности в ХХ века привело к кризису обычного инженерного мышления, нацеленного на приложение познаний только естественных и технических наук и созданию относительно обычных технических систем [1]. В инженерном проектировании существует 2 его различных вида: первый - связан с созданием рабочих чертежей (технического и рабочего проектов), которые являются основными документами для производства технической системы на производстве; второй же вид ориентирован на проработку общей идеи системы, её исследование при помощи теоретических средств. Результат проектировочной деятельности представляется в виде чертежей, графиков, расчетов, текстов, компьютерных программ и т.д. В инженерной деятельности проектирование, как правило, противопоставляется конструированию и научным исследованиям, а также сравнивается с ними, чтобы показать их и схожесть, и различия.
О сущности проектирования. Но еще в школе мы узнали, что проектирование может предполагать решение какой-то проблемы в различных сферах жизни, и предусматривает, с одной стороны, использование разнообразных методов, техники, технологии, творческих областей. А с другой стороны через проектную деятельность в школе осуществлялось интегрирование знаний и умений из различных областей науки, формирование ключевых компетентностей учащихся [4]. Мы даже проектировали свое (послешкольное) будущее с необходимыми ресурсами для осуществления профессионально-образовательного выбора.
Таким образом, проектирование включает в себя анализ и моделирование практических видов деятельности человека, процессов управления и принятия решения. Сейчас же выполняя курсовые работы по различным учебным предметам, мы осознаем, насколько различны задачи инженерного проектирования. В отличие от конструирования для проектировочния исходным является социальный заказ, т.е. необходимость в разработке некоторых объектов, вызванная или конкуренцией, или потребностями развивающейся социальной практики и т.п. Например, в рамках дисциплины «Организация безопасности движения» возникает необходимость упорядочения движения транспорта, а по основам инженерного проектирования получили задание на типовой расчет механической передачи. Каждому студенту выдается персональный бланк технического задания «ТЗ» и вариант исходных данных. В ТЗ показана конкретная схема прототипа привода и дано его краткое описание. При этом из ГОСТ 22487-77 мы узнали, что «проектирование - это процесс составления описания, необходимого для создания еще несуществующего объекта (алгоритма его функционирования или алгоритма процесса), путем преобразования первичного описания, оптимизации заданных характеристик объекта (или алгоритма его функционирования), устранения некорректности первичного описания и последовательного представления (при необходимости) описаний на различных языках. Проект ( от латинского projectus - брошенный вперед ) - совокупность документов и описаний на различных языках (графическом - чертежи, схемы, диаграммы и графики; математическом - формулы и расчеты; инженерных терминов и понятий - тексты описаний, пояснительные записки), необходимая для создания какого-либо сооружения или изделия».
О процессе инженерного проектирования. Те студенты, у кого были проблемы на первом курсе с инженерной графикой, с грустью константировали, что инженерное проектирование не может рассматриваться в отрыве от инженерной графики, главной целью которой является обучить будущих инженеров работе с разнообразной по содержанию и форме графической информацией, основам ее графического представления, методам моделирования различных объектов, правилам оформления конструкторской документации и т.п. В процессе изучении инженерного проектирования уделяется особое внимание следующим вопросам: конструкторской документации; оформлению чертежей; элементам геометрии деталей; изображению, надписям, обозначениям; аксонометрическим проекциям деталей; рабочим чертежам элементов деталей; выполнению эскизов деталей; сборочному чертежу изделия.
Сравнивая свой опыт решения проектных задач в школе и сейчас, можно сделать заключение о том, что раньше просто вырабатывались определенные компетенции, а сейчас в вузе в проектах по курсу инженерного проектирования решаются как-бы творческие. научные проблемы. Да еше приходится штудировать разнообразные дополнительные источники информации по основам инженерного проектирования, так как важно хорошо подготовиться к сроку сдачи, проверки и защиты работы перед экзаменационной комиссией. При этом оценивается все: и способность сформулировать проблему, и искать рациональные решения, и умение остаивать свою позицию свою позицию, и правильно учесть экологические, социально-экономические и т.п. факторы, сопровождающие последствия инженерных решений.
А какой же главной цели стремимся мы достичь в своих учебных инженерных проектах? Подбираем параметры конструкции, используя метод расчета, основанный на теории надежности, согласно которому вводится характеристика надежности, как необходимая составляющая процесса проектирования, определяющая продолжительность и условия нормальной эксплуатации, а также ремонтопригодности проектируемого изделия. Нам представляется, что проектировочный метод очень даже сравним с научным методом, так как мы, например, чтобы выполнить учебный проект и начинаем с проблемной ситуации, но в процессе проектирования используем прежде всего научный метод, его постулаты и математические выражения. Разница между результатами: цель научных изысканий – доказательство, приводящее к новым знаниям, а результат проектирования – новое изделие.
Одним из наиболее важных и ответственных моментов в инженерном проектировании является поиск наилучшего (оптимального) варианта конструкции из всех полученных решений. Оптимизация часто требует принятия компромиссных решений, так к примеру, надежность конструкции и экономичность находятся между собой в антагонизме.
О современных направлениях в проектировании. Современное направление совершенствования процесса проектирования - автоматизация проектирования, т. к. современный процесс проектирования не сводится просто к подготовке проектной документации. Актуально - комплексное системное проектирование, включаюшее в себя сферы познания объектов, социальной потребности в них, оценки их реализуемости и оценки последствий введения их в эксплуатацию. Системное проектирование учитывает все множество окружающих нас факторов, таких социальных, как экологических, экономических, гуманитарных, эстетических и т.д. Здесь проявляется влияние инженерно-психологического проектирования, или эргономики, связанной с важной характеристикой проектирования – учетом человеческого фактора. Вероятно, такой системный методологический анализ процесса проектирования, предполагающий междисциплинарный подход, может быть успешным только при автоматизации проектирования.
Таким образом, в процессе проектирования современный инженер - это не просто технический специалист, решающий узкие профессиональные задачи. Его деятельность связана с природной средой, основой жизни общества, и самим человеком. Поэтому ориентация современного инженера только на естествознание, технические науки и математику, которая изначально формируется еще в вузе, не отвечает его подлинному месту в научно-техническом развитии современного общества. Решая свои, казалось бы, узко профессиональные задачи, инженер активно влияет на общество, человека, природу и не всегда наилучшим образом. По инициативе инженерных организаций сейчас разработан целый ряд документов, адресованных же инженерам, ученым, проектировщикам и менеджерам. Цель этих документов - оценка технической деятельности, техника должна удовлетворять не только технической функциональности, но и критериям экономичности, безопасности, здоровья людей, качества природной и социальной среды и т.д.
Вывод: успехов в инженерном проектировании может достигнуть тот выпускник вуза, кто приобретет в процессе обучения следующие качества: грамотность, мастерство, заинтересованность, творчество, внутреннюю дисциплину и любовь к творчеству.

Литература

1.П.Хилл Наука и искусство проектирования. Методы проектирования, научное обоснование решений. Пер. с англ., Под ред. Венды В.Ф. - М.: Мир, 1973.- 262 с.
2. Б.И.Кудрин. Зачем технарию Платон. Постклассическое видение философии техники. - М.: Электрика, 1996. - 216с.
3.Боголюбов А. Н. Механика в истории человечества. - М., 1978.-152 с.
4.Хуторской А. Ключевые компетенции как компонент личностно-ориентированного образования // Народное образование, 2003. №2.- С.58-64.

Вместо послесловия. В данной работе уделено внимание истории становления инженерного проектирования, т.к. важно понять, что инженерное проектирование выделилось в самостоятельную сферу деятельности при преодолении разрыва между наукой и техникой.
Недостаточно рассмотрены нами вопросы перехода к современному постиндустриальному обществу, повсеместному внедрению информационных технологий, появления «новой экономики» и др.