Процессы и методы инженерно-технического конструирования
Первый этап поиска — осознанный процесс. Исследователь проводит первоначальный анализ проблемы, уточняет заданные условия, пытается применить уже известные приемы и рационально сузить круг поиска. Не добившись быстрого решения, исследователь вновь и вновь стремится преодолеть обнаруженные затруднения; при этом нередко бывает, что ему приходится отложить поиски и на время заняться чем-то другим… Читать ещё >
Процессы и методы инженерно-технического конструирования (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Проблема творчества. Инженерно-техническая деятельность является творческой по преимуществу. Но что такое творчество? Обычно его понимают как человеческую деятельность, характеризующуюся принципиальной новизной. Творческая деятельность ставит новые цели, разрабатывает новые методы, добивается новых результатов.
Техническое творчество — активность, направленная на решение инженерно-технических задач и проблем в условиях различных ограничений (ресурсов, информации, времени и т. п.), в том числе при недостаточности имеющихся методов.
Огромное множество технических изобретений и решений основаны на остроумных и оригинальных идеях, несущих в себе значительную новизну. Талантливое изобретение удивляет не меньше, чем крупное научное открытие, гипотеза или теория.
Поиск решения проблемы как временная последовательность действий может быть представлен в логическом плане (как описание того, на какой стадии решения находится исследователь) и в психологическом (как описание того, какие процессы происходят в сознании при работе над проблемой).
С логической стороны этот процесс включает: 1) постановку задачи; 2) ее анализ; 3) поиск решения; 4) нахождение решения; 5) его дальнейшую доработку.
С психологической точки зрения в сознании происходят: 1) активное начало поиска; 2) инкубация; 3) инсайт; 4) обоснование.
Типичное описание творческого процесса при решении той или иной проблемы выглядит примерно следующим образом.
Первый этап поиска — осознанный процесс. Исследователь проводит первоначальный анализ проблемы, уточняет заданные условия, пытается применить уже известные приемы и рационально сузить круг поиска. Не добившись быстрого решения, исследователь вновь и вновь стремится преодолеть обнаруженные затруднения; при этом нередко бывает, что ему приходится отложить поиски и на время заняться чем-то другим. Однако мысленный процесс поиска не прекращается, а лишь переходит на неосознаваемый уровень психической деятельности. Этап скрытой активности носит название инкубации.
Наконец, исследователь «внезапно» находит нужное решение, которое иногда существенно отличается от тех вариантов, на которые он рассчитывал в начале. Это «озарение» называют ипсайтом (англ, insight — способность проникновения, проницательность). Следующая стадия — обоснование, на которой исследователь производит уточнение и проверку решения, его обоснование и дальнейшую разработку.
Наиболее загадочными стадиями являются, конечно, инкубация и инсайт. Именно здесь, во время скрытой, неосознаваемой активности сознания творчество выступает как процесс, не поддающийся рациональному пониманию. Немало страниц в прошлом было написано исследователями творчества о том, что решающее значение в поиске имеет особая творческая интуиция.
Интуитивно найденное решение характеризуется субъективно как «неожиданное», «внезапное», а по своему содержанию оно часто оказывается неким оригинальным видением исходной задачи, ее структуры или открытием нового способа ее преследования. Интуитивному решению нередко сопутствует особое чувство полного понимания, разгадки, успеха.
Но действительно ли интуитивное решение приходит какими-то рационально не постижимыми путями? Любой поиск начинается не с нуля. Успех поиска сильно зависит от подготовки исследователя, от его запаса навыков по решению проблем в предыдущей профессиональной деятельности, а также от активности усилий, предпринимаемых им на первых стадиях поиска. При интенсивном первоначальном «штурме» проблемы исследователь входит в психологический режим постоянного поиска. Подсознательно он продолжает перебирать варианты, связывать идеи и искать новые подходы. При этом сама творческая интуиция не является счастливым «даром», а развивается путем упорной работы.
Современная точка зрения все больше склоняется к признанию рациональной основы даже кажущихся «целиком интуитивными» творческих актов открытия или изобретения. Более того, ряд разработанных компьютерных программ позволяет промоделировать те интеллектуальные процессы, которые приводят исследователя к новым результатам. Дальнейшие исследования проблемы творчества, по всей видимости, откроют нам более точную картину взаимодействия рациональных и интуитивных компонентов творческого процесса.
Эвристики инженерно-технического поиска. Возможно ли научиться (и научить) мыслить творчески? Давно известно, что опытные специалисты в той или иной области деятельности вполне или не вполне осознанно используют некоторые приемы и правила, которые ускоряют решение их профессиональных задач. Изучение этого феномена привело к идее разработки различного рода эвристик.
Эвристики — это интеллектуальные приемы (или комплексы таких приемов), облегчающие поиск решения задачи или проблемы. Они могут ускорить перебор вариантов, упростить технические действия, переформулировать задачу в другом, более удачном виде. Некоторые из них довольно просты, например: «представь, что решение уже найдено и посмотри, что из этого следует» («мышление от обратного»).
Эвристикой также называется общая дисциплина, изучающая закономерности творческой (научной, инженерно-технической и др.) деятельности.
Практическая инженерно-конструкторская деятельность как деятельность, связанная с прикладными задачами, принятием решений, альтернативами и т. п., сама по себе существенным образом основана на различных практических правилах и конкретных приемах. Известное определение «инженерного метода», которое дал Б. Коэн, гласит, что инженерный метод есть «использование эвристик для того, чтобы произвести иаилучшие изменения в слабо понятных ситуациях в условиях доступных ресурсов»[1].
Как правило, огромное множество таких специальных приемов хорошо известно инженерам (многие из них даются уже в практических руководствах по той или иной области деятельности, преподаются в системе образования). Например, в конкретных инженерных дисциплинах имеются практические приемы, которые сокращают расчеты, позволяют выбрать правильную форму, размеры, материал, сэкономить ресурсы и т. п. В них ярко проявляется суть особого инженерного знания-умения («тэхнэ»).
Нередко эвристический принцип, первоначально представлявший собой довольно простую идею, впоследствии развивается до хорошо структурированной технической методики.
Примером может служить широко используемый в технике метод «оценки дефектов и последствий», или FMEA (Failure Mode and Effect Analysis). В его основе лежит простая идея: при разработке технического объекта в целях предотвращения различных сбоев и повреждений следует задать себе вопрос «а что произойдет, если…». Эта идея реализована в виде специальной пошаговой методики, которая может проводиться в качественном виде, но использует также и уточненные, количественные оценки.
Кроме того, вполне попятно стремление систематизировать наиболее важные принципы инженерно-конструкторского мышления и разработать некую общую теорию конструирования или общую инженерную эвристику. Это является постоянной областью интересов «инженерного» направления в философии техники и технологии.
В качестве примеров общей теории конструирования можно назвать работы Ф. Ханзена и В. Кубки1. Среди работ в области отдельной инженерной эвристики — труды Б. Коэна, А. Старфилда и К. А. Смита. Собственную общую концепцию конструирования (науку о том, «как создавать искусственное») предложил лауреат Нобелевской премии по экономике Герберт Саймон[2][3].
Интересная эвристическая концепция была разработана в нашей стране, примерно в 1970;е гг., Г. С. Альтшуллером. Она получила название «ТРИЗ» — теория решения изобретательских задач. В серии своих книг Альтшуллер сумел обобщить опыт тысяч изобретений. Его собственная работа длилась более 20 лет. Согласно Г. С. Альтшуллеру, в основе решения задачи (изобретения) лежит преодоление основного технического противоречия в заданных условиях задачи. Таким противоречием обычно является противостояние конфликтующих элементов ситуации. Сам Г. С. Альтшуллер разработал специальный метод анализа технических задач и конкретные стратегии их решения.
Сегодня последователи этого направления развивают его и применяют в других областях деятельности (бизнесе, преподавании и др.). Методология ТРИЗ обрела и международную известность, к ней проявили интерес крупные зарубежные корпорации.
Таким образом, инженерно-техническое дело есть творческая активность, в существенной степени использующая разнообразные эвристики. При этом имеется еще немало резервов по улучшению как специальных инженерно-практических приемов, так и творческого мышления вообще, для чего требуются новые направления исследований.