В библиотеке

Книги2 383
Статьи2 537
Новые поступления0
Весь каталог4 920

Рекомендуем прочитать

Аверьянов Л.Я.Контент-анализ
Работа посвящена особенностям и принципы создания и анализа текста. Большое внимание уделено логической структуры текста и логике предложения. В работе рассматривается процесс образования искусственного понятийного пространства, которое образуют совокупность предложений с заданным словом.

Полезный совет

Если у Вас есть хорошие книги и учебники  в электронном виде, которыми Вы хотите поделиться со всеми - присылайте их в Библиотеку Научной Литературы [email protected].

Алфавитный каталог
по названию произведения
по фамилии автора
 

АвторСтепин В.С., Горохов В.Г., Розов М.А.
НазваниеФилософия науки и техники
Год издания2004
РазделКниги
Рейтинг0.61 из 10.00
Zip архивскачать (420 Кб)
  Поиск по произведению

Глава 12
Физическая теория и техническая теория. Генезис классических технических наук

Структура технической теории

Для разъяснения специфики технических наук очень важно показать сходства и отличия физической и технической теорий. Первые технические теории строились по образцу физических. Как показано в первых разделах этой книги, в структуре развитой естественнонаучной теории наряду с концептуальным и математическим аппаратом важную роль играют теоретические схемы, образующие своеобразный "внутренний скелет" теории.

Теоретические схемы и абстрактные объекты технической теории

Теоретические схемы представляют собой совокупность абстрактных объектов, ориентированных, с одной стороны, на применение соответствующего математического аппарата, а с другой, - на мысленный эксперимент, т.е. на проектирование возможных экспериментальных ситуаций. Они представляют собой особые идеализированные представления (теоретические модели), которые часто (в особенности в технических науках) выражаются графически. Примером их могут быть электрические и магнитные силовые линии, введенные М.Фарадеем в качестве схемы электромагнитных взаимодействий. "Фарадеевы линии силы, - писал Максвелл, - занимают в науке об электромагнитизме такое же положение, как пучки линий в геометрии положения. Они позволяют нам воспроизвести точный образ предмета, о котором мы рассуждаем". Г. Герц использовал и развил далее эту теоретическую схему Фарадея для осуществления и описания своих знаменитых опытов. Например, он построил изображения так называемого процесса "отшнуровывания" силовых линий вибратора, что стало решающим для решения проблемы передачи электромагнитных волн на расстояние и появления радиотехники, и анализировал распределение сил для различных моментов времени. Герц назвал такое изображение "наглядной картиной распределения силовых линий".

Такое специальное схематическое представление, особенно в современной физической теории, необязательно должно выражаться в графической форме, но это не значит, что оно вообще более не существует. Представители научного сообщества всегда имеют подобное идеализированное представление объекта исследования и постоянно мысленно оперируют с ним. В технической же теории такого рода графические изображения играют еще более существенную роль.

Теоретические схемы выражают особое видение мира под определенным углом зрения, заданным в данной теории. Эти схемы, с одной стороны, отражают интересующие данную теорию свойства и стороны реальных объектов, а с другой, - являются ее оперативными средствами для идеализированного представления этих объектов, которое может быть практически реализовано в эксперименте путем устранения побочных влияний техническим путем. Так, Галилей, проверяя закон свободного падения тел, выбрал для бросаемого шарика очень твердый материал, что позволяло практически пренебречь его деформацией. Стремясь устранить трение на наклонной плоскости, он оклеил ее отполированным пергаментом. В качестве теоретической схемы подобным образом технически изготовленный объект представлял собой наклонную плоскость, т.е. абстрактный объект, соответствующий некоторому классу реальных объектов, для которых можно пренебречь трением и упругой деформацией. Одновременно он представлял собой объект оперирования, замещающий в определенном отношении реальный объект, с которым осуществлялись различные математические действия и преобразования.

Еще более показателен пример работы Генриха Герца, экспериментально доказавшим существование электромагнитных волн. Используемые Герцем теоретические понятия имели четкое математическое выражение (поляризация, смещение, количество электричества, сила тока, период, амплитуда, длина волны и т.д.). Однако он постоянно имел в виду и соотнесенность математического описания с опытом. Так, в основных уравнениях электродинамики Герц перешел от использования потенциалов, служивших для теоретического описания, к напряженностям, которые были экспериментально измеримыми. Производя опыты, он постоянно обращался к математическим расчетам - например, к расчету периода колебаний по формуле Томсона. Использование для описания электродинамических процессов теоретических схем оптики и акустики позволило Герцу не только применить ряд таких понятий, как угол падения, показатель преломления, фокальная линия и т.п., но и осуществить над электромагнитными колебаниями ряд классических оптических опытов (по регистрации прямолинейного распространения, интерференции и преломления электромагнитных волн и т.п.). Эти эксперименты подтвердили адекватность выбранной теоретической схемы и доказали ее универсальность для разных типов физических явлений. Заимствованная из оптики и акустики, теоретическая схема естественного процесса распространения электромагнитных волн (Герц называл ее "картиной поля", "картиной электрических волн") позволила транслировать и соответствующую математическую схему, а именно - геометрическое изображение стоячей волны, которое дает возможность четко определять узловые точки, пучности, период, фазу и длину волны. В соответствии с этой схемой Герц производил необходимые экспериментальные измерения (фазы и амплитуды электромагнитных колебаний при отражении, показателя преломления асфальтовой призмы и т.д.).

Таким образом, абстрактные объекты, входящие в состав теоретических схем математизированных теорий представляют собой результат идеализации и схематизации экспериментальных объектов или более широко - любых объектов предметно-орудийной (в том числе инженерной) деятельности. Понятие диполя, вибратора, резонатора и соответствующие им схематические изображения, введенные Герцем, были необходимы для представления в теории реальных экспериментов. В настоящее время для получения электромагнитных волн и измерения их параметров используются соответствующие радиотехнические устройства, и следовательно, понятия и схемы, их описывающие, служат той же цели, поскольку по отношению к электродинамике эти устройства выполняют функцию экспериментальной техники. Однако, помимо всего прочего, эти устройства являются объектом конкретной инженерной деятельности, а их абстрактные схематические описания по отношению к теоретическим исследованиям в радиотехнике выполняют функцию теоретических моделей.

Особенность технических наук заключается в том, что инженерная деятельность, как правило, заменяет эксперимент. Именно в инженерной деятельности проверяется адекватность теоретических выводов технической теории и черпается новый эмпирический материал. Это отнюдь не значит, что в технических науках не проводится экспериментов, просто они не являются конечным практическим основанием теоретических выводов. Огромное значение в этом отношении приобретает инженерная практика.

Абстрактные объекты технической теории обладают целым рядом особенностей. Прежде всего они являются "однородными" в том смысле, что собраны из некоторого фмксированного набора блоков по определенным правилам "сборки". Например, в электротехнике таковыми являются емкости, индуктивности, сопротивления; в теоретический радиотехнике - генераторы, фильтры, усилители и т.д.; в теории механизмов и машин - различные типы звеньев, передач, цепей, механизмов. Например, немецкий ученый и инженер Франц Рело поставил перед собой задачу создать техническую теорию, которая позволила бы не только объяснить принцип действия существующих, но и облегчить создание новых механизмов. С этой целью он провел более детальное, чем его предшественники, расчленение на части механизма, взятого в качестве абстрактного объекта технической теории. Рело построил представление о кинематической паре, а составляющие ее тела он называл элементами пары. С помощью двух таких элементов можно осуществлять различные движения. Несколько кинематических пар образуют кинематическое звено, несколько звеньев - кинематическую цепь. Механизм является замкнутой кинематической цепью принужденного движения, одно из звеньев которой закреплено. Поэтому из одной цепи можно получить столько механизмов, сколько она имеет звеньев.

Подобное строение абстрактных объектов является специфичным и обязательным для технической теории, делая их однородными в том смысле, что они сконструированы, во-первых, с помощью фиксированного набора элементов и, во-вторых, ограниченного и заданного набора операций их сборки. Любые механизмы могут быть представлены как состоящие из иерархически организованных цепей, звеньев, пар и элементов. Это обеспечивает, с одной стороны, соответствие абстрактных объектов конструктивным элементам реальных технических систем, а с другой создает возможность их дедуктивного преобразования на теоретическом уровне. Поскольку все механизмы оказываются собранными из одного и того же набора типовых элементов, то остается задать лишь определенные процедуры их сборки и разборки из идеальных цепей, звеньев и пар элементов. Эти идеализированные блоки соответствуют стандартизованным конструктивным элементам реальных технических систем. В теоретических схемах технической науки задается образ исследуемой и проектируемой технической системы.

Специфика технической теории состоит в том, что она ориентирована на конструирование технических систем. Научные знания и законы, полученные естественнонаучной теорией, требуют еще длительной "доводки" для применения их к решению практических инженерных задач, в чем и состоит одна из функций технической теории.

Теоретические знания в технических науках должны быть обязательно доведены до уровня практических инженерных рекомендаций. Выполнению этой задачи служат в технической теории правила соответствия, перехода от одних модельных уровней к другим, а проблема интерпретации и эмпирического обоснования в технической науке формулируется как задача реализации. Поэтому в технической теории важную роль играет разработка особых операций перенесения теоретических результатов в область инженерной практики, установление четкого соответствия между сферой абстрактных объектов технической теории и конструктивными элементами реальных технических систем, что соответствует фактически теоретическому и эмпирическому уровням знания.

Эмпирическое и теоретическое в технической теории

Эмпирический уровень технической теории образуют конструктивно-технические и технологические знания, являющиеся результатом обобщения практического опыта при проектировании, изготовлении, отладке и т.д. технических систем. Это - эвристические методы и приемы, разработанные в самой инженерной практике, но рассмотренные в качестве эмпирического базиса технической теории.

Конструктивно-технические знания преимущественно ориентированы на описание строения (или конструкции) технических систем, представляющих собой совокупность элементов, имеющих определенную форму, свойства и способ соединения. Они включают также знания о технических процессах и параметрах функционирования этих систем. Технологические знания фиксируют методы создания технических систем и принципы их использования. Эмпирические знания технической науки отображаются на ее теоретическом уровне в виде многослойных теоретических схем, абстрактных объектов различных уровней. Однако эмпирический уровень технической теории содержит в себе не только конструктивно-технические и технологические знания, которые по сути дела ориентированы на обобщение опыта инженерной работы, но и особые практико-методические знания, представляющие собой практические рекомендации по применению научных знаний, полученных в технической теории, в практике инженерного проектирования. Это - фактически те же самые технологические и конструктивно-технические знания, только являющиеся уже не результатом обобщения практического опыта инженерной работы, а продуктом теоретической деятельности в области технической науки и поэтому сформулированы в виде рекомендаций для еще неосуществленной инженерной деятельности. Такие рекомендации, однако, формулируются на основе полученных в технической теории теоретических знаний в специальных научно-технических и инженерных исследованиях. В них также формулируются задачи, стимулирующие развитие технической теории.

Теоретический уровень научно-технического знания включает в себя три основные уровня, или слоя, теоретических схем: функциональные, поточные и структурные.

Функциональная схема фиксирует общее представление о технической системе, независимо от способа ее реализации, и является результатом идеализации технической системы на основе принципов определенной технической теории. Функциональные схемы совпадают для целого класса технических систем. Блоки этой схемы фиксируют только те свойства элементов технической системы, ради которых они включены в нее для выполнения общей цели. Каждый элемент в системе выполняет определенную функцию. Совокупность такого рода свойств, рассмотренных обособлено от тех нежелательных свойств, которые привносит с собой элемент в систему, и определяют блоки (или функциональные элементы) таких схем. Как правило, они выражают обобщенные математические операции, а функциональные связи, или отношения, между ними - определенные математические зависимости.

Функциональные схемы, например, в теории электрических цепей представляют собой графическую форму математического описания состояния электрической цепи. Каждому функциональному элементу такой схемы соответствует определенное математическое соотношение, - скажем, между силой тока и напряжением на некотором участке цепи или вполне определенная математическая операция (дифференцирование, интегрирование и т.п.). Порядок расположения и характеристики функциональных элементов адекватны электрической схеме.

В классической технической науке функциональные схемы всегда привязаны к определенному типу физического процесса, т.е. к определенному режиму функционирования технического устройства, и всегда могут быть отождествлены с какой-либо математической схемой или уравнением. Однако они могут быть и не замкнуты на конкретный математический аппарат. В этом случае они выражаются в виде простой декомпозиции взаимосвязанных функций, направленных на выполнение общей цели, предписанной данной технической системе. С помощью такой функциональной схемы строится алгоритм функционирования системы и выбирается ее конфигурация (внутренняя структура).

Поточная схема, или схема функционирования, описывает естественные процессы, протекающие в технической системе и связывающие ее элементы в единое целое. Блоки таких схем отражают различные действия, выполняемые над естественным процессом элементами технической системы в ходе ее функционирования. Такие схемы строятся исходя из естественнонаучных (например, физических) представлений.

Теория электрических цепей, к примеру, имеет дело не с огромным разнообразием конструктивных элементов электротехнической системы, отличающихся своими характеристиками, принципом действия, конструктивным оформлением и т.д., а со сравнительно небольшим количеством идеальных элементов и их соединений, представляющих эти идеальные элементы на теоретическом уровне. К таким элементам относятся прежде всего емкость, индуктивность, сопротивление, источники тока и напряжения. Для применения математического аппарата требуется дальнейшая идеализация: каждый из перечисленных выше элементов может быть рассмотрен как активный (идеальные источники тока или напряжения) или пассивный (комплексное - линейное омическое и нелинейные индуктивное и емкостное - сопротивления) двухполюсник, т.е. участок цепи с двумя полюсами, к которым приложена разность потенциалов и через которую течет электрический ток. Все элементы электрической цепи должны быть приведены к указанному виду. Причем в зависимости от режима функционирования технической системы одна и та же схема может принять различный вид. Режим функционирования технической системы определяется прежде всего тем, какой естественный (в данном случае физический) процесс через нее протекает, т.е. какой электрический ток (постоянный или переменный, периодический или непериодический и т.д.) течет через цепь. В зависимости от этого и элементы цепи на схеме функционирования меняют вид: например, индуктивность представляется идеальным омическим сопротивлением при постоянном токе, при переменном токе низкой частоты - последовательно соединенными идеальными омическим сопротивлением и индуктивностью (индуктивным сопротивлением), а при переменном токе высокой частоты ее поточная схема дополняется параллельно присоединяемым идеальным элементом емкости (емкостным сопротивлением). Для каждого вида естественного (физического) процесса применяется наиболее адекватный ему математический аппарат, призванный обеспечить эффективный анализ поточной схемы технической системы в данном режиме ее функционирования. Заметим, что для разных режимов функционирования технической системы может быть построено несколько поточных и функциональных схем.

Поточные схемы в общем случае отображают не обязательно только физические процессы (электрические, механические, гидравлические и т.д.), но и химические, если речь идет о теоретических основах химической технологии и вообще любые естественные процессы. Поскольку сегодня активно развивается биотехнология, в сферу технических наук попадают и биологические процессы. В предельно общем случае поточные схемы отображают не только естественные процессы, но и вообще любые потоки субстанции (вещества, энергии, информации). Причем в частном случае эти процессы могут быть редуцированы к стационарным состояниям, но последние могут рассматриваться как вырожденный частный случай процесса.

Структурная схема технической системы фиксирует те узловые точки, на которые замыкаются потоки (процессы функционирования). Это могут быть единицы оборудования, детали или даже целые технические комплексы, представляющие собой конструктивные элементы различного уровня, входящие в данную техническую систему, которые могут отличаться по принципу действия, техническому исполнению и ряду других характеристик. Такие элементы обладают кроме функциональных свойств свойствами второго порядка, т.е. теми, которые привносят с собой в систему определенным образом реализованные элементы, в том числе и нежелательными (например, усилитель - искажения усиливаемого сигнала). Структурная схема фиксирует конструктивное расположение элементов и связей (т.е. структуру) данной технической системы и уже предполагает определенный способ ее реализации. Такие схемы, однако, сами уже являются результатом некоторой идеализации, отображают структуру технической системы, но не являются ни ее скрупулезным описанием в целях воспроизведения, ни ее техническим проектом, по которому может быть построена такая система. Это - пока еще теоретический набросок структуры будущей технической системы, который может помочь разработать ее проект, т.е. продуцированный технической теорией исходный пункт для последующей инженерной деятельности, или исходное теоретическое описание, теоретическая схема уже существующей технической системы с целью ее теоретического расчета и поиска возможностей для усовершенствования (или разработки на ее основе новой системы). Кроме того, часто эти схемы строятся на основе представлений более специализированных научно-технических дисциплин и решают теоретическими средствами возникшие в них задачи.

Уже структурные схемы теории электрических цепей представляют собой идеализированное изображение электрической цепи, поскольку в них абстрагируются от многих частных характеристик электротехнического устройства (габаритов, веса, способов монтажа и т.д.). Эти характеристики учитывают в процессе проектирования и изготовления, т.е. в самой инженерной деятельности. На структурных схемах указываются обобщенные конструктивно-технические и технологические параметры стандартизированных конструктивных элементов (резисторов, катушек индуктивности, батарей и т.д.), необходимые для проведения дальнейших расчетов: их тип и размерность в соответствии с инженерными каталогами, рабочее напряжение, способы наилучшего расположения и соединения, экранировка. Для теории электрических цепей подобные схемы являются исходными: они берутся готовыми из других, более специализированных электротехнических дисциплин и подвергаются в ней теоретическому анализу. При этом следует отличать структурную теоретическую схему от различного рода изображений реальных, встречающихся в инженерной деятельности схем, например, монтажных схем, описывающих конкретную структуру технической системы и служащих руководством для ее сборки на производстве. Главные элементы структурной схемы в теории электрических цепей - источник электрической энергии, нагрузка (приемник электрической энергии) и связывающие их идеализированные конструктивные элементы, абстрагированные от многих параметров реальных конструктивных элементов, входяших в инженерные каталоги. Для этих идеализированных элементов структурных теоретических схем вводятся специальные условные изображения.

Структурные схемы в классических технических науках отображают в технической теории именно конструкцию технической системы и ее технические характеристики. В этом случае они позволяют перейти от естественного модуса рассмотрения технической системы, который фиксируется в его поточной схеме (в частности физического процесса), к искусственному модусу. Поэтому в частном случае структурная схема в идеализированной форме отображает техническую реализацию физического процесса. В классической технической науке такая реализация, во-первых, является всегда технической и, во-вторых, осуществляется всегда в контексте определенного типа инженерной деятельности и вида производства. В современных человеко-машинных системах такая реализация может быть самой различной, в том числе и нетехнической. В этом случае термины "технические параметры", "конструкция" и т.п. не годятся. Речь идет о конфигурации системы, их обобщенной структуре.

Таким образом, в технической теории на материале одной и той же технической системы строится несколько оперативных пространств, которым соответствуют различные теоретические схемы. В каждом таком "пространстве" используются разные абстрактные объекты и средства оперирования с ними, решаются особые задачи. В то же время их четкая адекватность друг другу и структуре реальной технической системы позволяет "транспортировать" полученные решения с одного уровня на другой, а также в сферу инженерной деятельности. Механизмы взаимодействия этих оперативных пространств могут быть раскрыты в результате методологического анализа функционирования технической теории.

Функционирование технической теории

Анализ и синтез схем

Функционирование технической теории осуществляется "челночным", итерационным путем. Сначала формулируется инженерная задача создания определенной технической системы. Затем она представляется в виде идеальной конструктивной (т.е. структурной) схемы, которая преобразуется в схему естественного процесса (т.е. поточную схему), отражающую функционирование технической системы. Для расчета и математического моделирования этого процесса строится функциональная схема, отражающая определенные математические соотношения. Инженерная задача переформулируется в научную проблему, а затем в математическую задачу, решаемую дедуктивным путем. Этот путь называется анализом схем.

Обратный путь - синтез схем - позволяет на базе имеющихся конструктивных элементов (вернее соответствующих им абстрактных объектов) по определенным правилам дедуктивного преобразования синтезировать новую техническую систему (точнее, ее идеальную модель, теоретическую схему), рассчитать ее основные параметры и проимитировать функционирование. Решение, полученное на уровне идеальной модели, последовательно трансформируется на уровень инженерной деятельности, где учитываются второстепенные, с точки зрения идеальной модели, инженерные параметры и проводятся дополнительные расчеты, поправки к теоретическим результатам. Полученные теоретические расчеты должны быть скорректированы в соответствии с различными инженерными, социальными, экологическими, экономическими и т.п. требованиями. Это может потребовать введения соответствующих новых элементов в состав теоретических схем, которые можно рассматривать как коннотации (дополнительные сопутствующие признаки) этих схем и одновременно как ограничения, накладываемые на эти схемы их конкретиной реализацией. Формулировка системы коннотаций и ограничений, которые вводятся в виде особых элементов в состав теоретических схем технической теории, может привести к необходимости многократного возвращения на предыдущие стадии, составление новых, с учетом данных коннотаций и ограничений, поточных и функциональных схем, проведение новых эквивалентных преобразований и расчетов.

Таким образом, нижний слой абстрактных объектов в технической теории (структурные схемы) непосредственно связан с эмпирическими (конструктивно-техническими и технологическими) знаниями и ориентирован на использование в инженерном проектировании. Одна из основных задач функционирования развитой технической теории заключается в тиражировании типовых структурных схем с учетом всевозможных инженерных требований и условий, формулировка практико-методических рекомендаций проектировщику, изобретателю, конктруктору и т.д. Тогда решение любых инженерных задач, построение любых новых технических систем данного типа будет заранее теоретически обеспеченным. В этом состоит конструктивная функция технической теории, ее опережающее развитие по отношению к инженерной практике. Этим последним фактом и определяется во многом специфика технической теории, которая имеет практическую направленность: ее абстрактным объектам обязательно должен соответствовать класс гипотетических технических систем, которые еще не созданы. Поэтому в технической теории важен не только анализ, но и синтез, теоретических схем технических систем. Обе задачи в принципе являются сходными, поскольку синтез новой технической системы, как правило, связан с анализом уже существующих аналогичных систем.

В практической инженерной деятельности синтез в чистом виде встречается редко: определенные параметры технической системы и ее элементов, как правило, уже заданы в условиях задачи, и синтез зачастую сводится лишь к модернизации старой системы. Кроме того, в инженерной практике всегда существуют традиционные эмпирически полученные структурные схемы, которые обычно берутся готовыми. Поэтому синтез в этом случае сводится к анализу и требуется определить лишь некоторые неизвестные параметры вновь проектируемой системы. В условиях массового и серийного производства технические системы создаются из стандартных элементов, поэтому и в теории задача синтеза заключается в связывании типовых идеализированных элементов в соответствии со стандартными правилами преобразования теоретических схем.

Франц Рело следующим образом формулирует задачи анализа и синтеза кинематических схем в теории механизмов и машин. Кинематический анализ заключается в разложении существующих машин на составляющие их механизмы, цепи, звенья и пары элементов, т.е. в определении кинематического состава данной машины. Конечным результатом такого анализа является выделение кинематических пар элементов (предел членения). Кинематический синтез - это подбор кинематических пар, звеньев, цепей и механизмов, из которых нужно составить машину, производящую требуемое движение.

В.В. Добровольский и А.А. Артоболевский - специалисты, которыми было завершено построение математизированной теории механизмов, в своей работе "Структура и классификация механизмов", опубликованной в 1939 г., рассуждают следующим образом. Анализ механизма начинается с разработки его кинематической (поточной) схемы на основе конструктивной (структурной) схемы. Кинематическая схема позволяет исследовать естественный процесс - движение элементов, пар, цепей и отдельных точек механизма. Для решения этой задачи используются так называемые планы механизма, т.е. его схематические изображения в каком-любо положении, представляющие собой функциональные (математические) схемы. В теории механизмов разработаны также планы скоростей и ускорений механизма и соответствующие им векторные диаграммы. На основе этих планов, в свою очередь, составляются системы уравнений, устанавливающие математические зависимости между перемещениями, скоростями и ускорениями звеньев механизма. С помощью графических и аналитических методов расчета определяется положение каждого звена, перемещения точек и звеньев по заданному закону движения начального звена. Для расчета сложных механизмов осуществляются их эквивалентные преобразования в более простые схемы и лишь затем производится определение их звеньев, пар и элементов. Синтез механизмов представляет собой их проектирование по заданным условиям. Наиболее распространенным является приближенный синтез, в результате которого определяются размеры механизма, отвечающие заданным условиям в пределах допустимых отклонений.

Аппроксимация теоретического описания технической системы

Функционирование технической теории направлено на аппроксимацию полученного теоретического описания технической системы, его эквивалентное преобразование в более простую и пригодную для проведения расчетов схему, сведение сложных случаев к более простым и типовым, для которых существует готовое решение. Поэтому главное внимание в технической теории направлено на разработку типовых способов решения инженерных задач, стандартных методик проведения инженерных расчетов как можно более простыми средствами. Этим определяется в значительной степени и характер технической теории, доказывающей правомерность такого рода эквивалентных преобразований и аппроксимаций.

Слово "аппроксимация" в своем первоначальном значении в математике означает замещение каких-либо математических функций или расчетных схем другими, приближенно выражающими их, эквивалентными им в определенном отношении, а также более простыми функциями или расчетными схемами, для которых уже существуют или могут быть получены известные решения. В технических науках это понятие получило более широкое толкование как процедура решения инженерных задач на теоретических схемах с помощью ряда их эквивалентных замен и упрощений. Сущность метода аппроксимации заключается в компромиссе между точностью и сложностью расчетных схем. Точная аппроксимация обычно приводит к сложным математическим соотношениям и расчетам. Слишком упрощенная эквивалентная схема технической системы снижает точность расчетов. Немецкий инженер А. Ридлер еще в начале ХХ столетия подчеркивал, что "точное" решение задачи, конечно, является наилучшим, но только если оно соответствует всем практическим условиям данного случая. В этом, собственно говоря, коренится различие чисто математического доказательства и приближенного вычисления в технике, где запутанные доказательства и пространные вычисления могут только помешать проникнуть в суть дела и решить задачу. Эту особенность применения математики в инженерном деле отмечал еще создатель теории корабля академик А. Н. Крылов. Он критиковал тот суеверный страх перед приближенными вычислениями, который прививается в высших учебных заведениях будущим инженерам. Аппроксимирующие выражения и схемы должны по возможности точно выражать характер аппроксимирующей функции или схемы и в то же время быть как можно проще, чтобы и математические решения были более простыми. Надо подчеркнуть, что для одного режима функционирования технической системы может оказаться предпочтительнее один вид аппроксимации, для других режимов - другие виды.

Таким образом, в технической теории заданы и специально нормированы не только правила соответствия функциональных, поточных и структурных схем, т.е. эквивалентные преобразования их друг в друга, но и правила преобразования абстрактных объектов, в рамках каждого такого слоя теоретических схем. При этом ведущую роль в технической теории играют структурные схемы, описывающие в идеализированной форме конструкцию технической системы, поскольку именно через них полученные теоретически результаты решения инженерных задач транслируются в область инженерной практики. В естественной науке подобные схемы выполняют вспомогательную роль - обобщенного описания экспериментальных ситуаций - и, как правило, в процессе систематического изложения теории, например, в учебниках или совсем опускаются, или приводятся лишь в качестве иллюстративных примеров.

Весьма показательно в этом плане сравнить первый учебник по радиотехнике "Научные основания беспроволочной телеграфии", изданный А.П. Петровским в Санкт-Петербурге в 1913 г., и опубликованный им примерно в то же время курс физики. Написанные одним и тем же автором и посвященные, по сути дела, одного и того же рода физическим явлениям эти книги демонстрируют различия технической и физической теорий уже теми акцентами, которые делает автор в изложении учебного материала. В учебнике по радиотехнике Петровский большое внимание уделяет анализу и развитию различных конструктивных схем радиотехнических устройств (таких, как схема с заземленной сеткой, регенеративный и суперрегенеративный приемники, супергетеродин, рефлексивные схемы и т.д.). Наряду с описанием разделов классической электродинамики и элементов электротехники, в этом учебнике содержится первичная классификация радиотелеграфных станций по типам схем и техническим характеристикам, попытка их обобщенного рассмотрения и разработка специального концептуального аппарата для их описания (структурные схемы). Конкретное же описание радиотелеграфных станций концентрируется в особых работах, не претендующих на теоретическое рассмотрение. Детальное изложение физической теории также выносится здесь за скобки, поскольку оно должно содержаться в соответствующем курсе физики. Это изложение автор дает в своем учебнике по физике, где мы находим традиционное изложение электродинамики, безотносительно к радиотехнике, не считая, правда, формального упоминания передачи энергии на расстояние. Однако и те разделы электродинамики, которые вошли в учебник по радиотехнике, описываются уже с ориентацией на решение определенных задач. В нем различаются физические параметры электромагнитных волн и соответствующие им характеристики процесса передачи, т.е. искусственно воссозданного в функционировании радиотехнического устройства электродинамического процесса (поточные схемы). Одновременно происходит формирование функциональных (математических) схем радиотехники. Уже второе издание учебника А. А. Петровского в значительной степени основано на применении математического аппарата. В этом издании приводятся наряду с традиционным для физической науки доказательством теорем различные расчеты (главным образом с применением графических методов), типовые числовые примеры, искусственные приемы, а также образцы математического решения инженерных задач. По словам самого автора, к этому времени радиотелеграфия превратилась в новый отдел науки, изучающий применение электричества и магнетизма в практике.

Основные различия естественнонаучной и технической теорий проявляются прежде всего в плане особого видения мира, т.е. универсума исследуемых в данной теории объектов и способов их теоретического представления. В естественной науке это видение выражается в научной картине мира, в которой любые реальные объекты рассматриваются как естественные, независящие от человеческой деятельности. В технических науках развиваются иные принципы онтологизации, связанные с жесткой ориентацией на инженерную деятельность.

Поскольку инженер обычно ограничен в выборе конструктивных элементов и способов их изготовления, конструктивные и технологические параметры оказывают существенное влияние на выбор структурной и соответствующей ей поточной схем технической системы, а это, в свою очередь, определяет и те математические средства, которые могут быть использованы для ее расчета. Поэтому техническая теория содержит несколько теоретических слоев, ориентированных на различные реализации технической системы. Например, для теоретической радиотехники это будут теория радиопередатчиков, теория усилителей (выделяемые по функциональному признаку); импульсная техника, техника сверхвысоких частот (выделяемые по типу естественного процесса, протекающего в технической системе); теория электронных и ионных приборов, теория полупроводников (выделяемые по конструктивно-технологическому принципу) и т.д. Каждая такая теория более полно учитывает особенности тех или иных режимов функционирования и конструктивно-технические и технологические параметры технических систем и их элементов. Однако все вышеназванные теории опираются на одну базовую техническую теорию, исследующую общие свойства электродинамических процессов в радиотехнических устройствах, т.е. получение, передачу, распространение в пространстве, прием и различные преобразования электромагнитных волн в разных физических средах. Эта базовая техническая теория генетически определяется соответствующей базовой естественнонаучной теорией, в данном случае - электродинамикой. Базовый естественный процесс для всех этих теорий один, хотя для описания действия конструктивных элементов данной технической системы применяются и другие естественнонаучные теории, основанные на иных физических процессах (квантовая теория излучения, электромагнитная теория Лоренца и т.д.).

Таким образом, функционирование технической теории заключается в решении определенного типа инженерных задач с помощью развитых в теории методик, типовых расчетов, удобных для применения в различных более специальных научно-технических и инженерно-проектных исследованиях и разработках. Создание же новых таких методик, выработка правил и доказательство теорем об адекватности эквивалентных преобразований и допустимых аппроксимаций, конструирование новых типовых теоретических схем и моделей относится к развитию технической теории. Но вначале остановимся на особенностях формирования технических теорий.

Формирование и развитие технической теории

Основные фазы формирования технической теории

Первые технические теории формировались как приложение физических теорий к конкретным областям инженерной практики, как правило, в две фазы. На первой фазе образуется новое прикладное исследовательское направление и формируются новые частные теоретические схемы, на второй - развертываются обобщенные теоретические схемы и математизированная теория. При этом из базовой естественной науки сначала транслируется исходная частная теоретическая схема (для технической науки она - поточная схема), из смежной технической науки - структурная теоретическая схема (или она разрабатывается заново), а из математической теории - функциональная схема. Затем производится адаптация этих схем к новому эмпирическому материалу и их модификация за счет конструктивного введения новых абстрактных объектов.

На первой фазе осуществляется переработка заимствованных из базовой естественнонаучной теории схем экспериментальных ситуаций в структурные схемы конкретных технических устройств, совершенствование и модификация их конструкции. Объект исследования и проектирования рассматривается в этом случае лишь как разновидность объекта исследования базовой естественнонаучной теории.

Например, после проведенных Герцем исследований основных теоретических положений было вполне достаточно, чтобы прийти к их сознательному использованию для создания практических технических устройств. Однако разработанная им в ходе экспериментов аппаратура была еще недостаточно совершенна. Поэтому после публикации результатов Герца развернулись исследования, целью которых было усовершенствование экспериментального оборудования и разработка новых схем экспериментально-измерительных ситуаций, позволяющих найти более простые и надежные способы получения и регистрации электромагнитных волн. Эти работы фактически еще не выходили за пределы экспериментальной деятельности в естественной науке, но вели одновременно к техническому использованию электродинамики. Именно эта деятельность и сделала возможным появление первых радиопередающего и радиоприемного устройств.

Недостатками вибратора Герца были быстрое затухание колебаний и быстрое обгорание контактов. Первый недостаток был устранен за счет введения трех (вместо одного) искровых промежутков, второй недостаток - после помещения осциллятора в жидкость. Это позволило увеличить длину искры без того, чтобы была необходимость отполировывать каждый раз шарики, и легко изменять период колебаний путем сближения или удаления обкладок конденсатора, включенного в первичный контур, или самих шаров вибратора. Одновременное включение в первичный контур конденсатора устранило вредные электростатические помехи, нежелательные при некоторых опытах. В результате стало возможным получить первое радиопередающее устройство: достаточно было включить в первичную цепь индукционной катушки ключ Морзе, что и было осуществлено Маркони. Недостатком вибратора Герца была также малая величина получаемой искры, что затрудняло ее регистрацию. Поиски более надежного способа наблюдения искр производились сразу многими исследователями. В качестве регистратора ими использовалась газоразрядная трубка, электроскоп, термоэлемент и т.д. Однако наиболее перспективным оказался когерер - прибор для обнаружения электрических колебаний, действие которого основывалось на изменении сопротивления "плохого контакта" под действием электрических колебаний в цепи, частью которой он являлся. При помощи когерера Оливер Лодж продемонстрировал отражение, преломление и поляризацию электромагнитных волн. Для восстановления когерера автоматический встряхиватель опилок, которыми он был начинен, сначала включали в цепь когерера, а затем во вторичную цепь с более мощным источником энергии. Его принцип действия основывается на том, что действие электрических зарядов резко уменьшает большое сопротивление опилок. Именно так было создано А. С. Поповым первое радиоприемное устройство.

Таким образом, после Герца развитие электродинамики пошло в двух основных направлениях - дальнейшего обобщения и систематизации физической теории и совершенствования структурных схем эксперимента, что стимулировало появление радиотехники. Второе направление носило, по существу, инженерный характер, хотя и было первоначально ориентировано на решение сугубо исследовательских задач, т.е. на создание новых конструктивных элементов, разработку более эффективных и экономичных схем проведения экспериментов, устранение побочных влияний и т.д. Эта деятельность была направлена на создание различных конструктивных схем радиотехнических устройств и постепенно стала ведущей в новой технической теории (в электродинамике она носила лишь вспомогательный характер). Основное внимание многочисленных изобретателей того времени концентрировалось на совершенствовании конструктивных элементов радиотехнических устройств, направленном на увеличение их мощности, дальности действия, удобства эксплуатации, экономичности, а также освоении все новых диапазонов электромагнитных волн для осуществления радиопередачи и радиоприема. Каждому изобретению при этом сопутствовали определенные теоретические и экспериментальные исследования.

Разработка обобщенной теоретической схемы является завершающей фазой построения технической теории. Чаще всего эта схема транслируется из смежных областей или из базовой естественнонаучной теории. Однако если в базовой естественнонаучной теории нет соответствующего раздела, то он строится заново, что является специальной задачей. В технической теории вводятся однородные абстрактные объекты, состоящие из типовых и иерархически организованных идеальных элементов и связей между ними (правила сборки и разборки этих элементов), которые обязательно ставятся в соответствие конструктивным элементам реальных технических систем, т.е. вводится процедура анализа и синтеза теоретических схем. Если к этому моменту конкретная область инженерной деятельности уже сложилась, то возможна ее перестройка под теоретическую модель (подведение конструктивных элементов под идеальные элементы абстрактных объектов). На этом этапе производятся попытки спроецировать обобщенную теоретическую схему на класс гипотетических технических систем, что приводит к необходимости создания математизированной теории. Задание операций эквивалентного преобразования функциональных схем (дедуктивный вывод) и позволяет осуществить вышеупомянутое проецирование, т.е. синтез еще не созданных технических систем. Это ведет к созданию на эмпирическом уровне технической теории блока практико-методических знаний - рекомендаций для еще неосуществленной инженерной деятельности. Апробация технической теории производится в самой инженерной практике, а доказательством ее жизненности и конструктивности является создание на ее основе новых технических систем.

Например, развитие статистической радиолокации заключалось как раз в разработке такой обобщенной теоретической схемы. Потребность в создании теории радиолокации, которая устанавливала бы основные закономерности и критерии качества любых радиолокационных станций (РЛС), привела к развитию вероятностного подхода к решению ее задач, к разработке на ее основе новых методов обработки и синтеза сигналов. Задача выделения сигнала в шумах является статистической и может быть решена только методами теории вероятностей. Прием сигналов стал рассматриваться как статистическая задача сначала в радиолокации, а затем и в радиотехнике. Таким образом, в теоретической радиолокации сформировались два слоя взаимноскоррелированных теоретических схем, отражающих соответственно электродинамические процессы (поточные схемы) и их статистические модели (функциональные схемы). Скажем, так называемая "рэлеевская цель", с одной стороны, представляет собой объект математической статистики (т.е. определенную функциональную схему, в соответствии с которой дается классификация различных "целей"), адекватный определенному виду вероятностного распределения - распределению Рэлея, а с другой - имеет четкий электродинамический коррелят, находится в четком соответствии с данной поточной схемой. Физически такую цель можно представить как бы состоящей из большого количества отражающих элементов.

Одновременно были разработаны процедуры анализа и синтеза теоретических схем РЛС. Это позволило сравнивать с единых позиций РЛС, отличающиеся по назначению, параметрам и конструктивному оформлению. Для этой цели строится однородный абстрактный объект радиолокации - "идеальная РЛС", относительно которой формулируется основное уравнение дальности радиолокации, а также уравнения, определяющие ее рабочие характеристики. Вычисление различных потерь, наблюдаемых в реальных условиях, позволяет использовать основные схемы и формулы, выведенные для идеальной РЛС, для быстрой оценки параметров реальных станций. Операторное описание РЛС дает возможность выделить в них фиксированный набор стандартных блоков (умножитель, интегратор, пороговое устройство, согласованный фильтр, временной селектор и др.), соответствующих определенным математическим операциям. Из этих блоков по определенным, зафиксированным в теории правилам могут быть синтезированы самые разнообразные функциональные и поточные схемы радиолокационных станций, которые затем реализуются в виде различных структурных схем реальных РЛС.

Эволюционное и революционное развитие технической теории

Развитие технической теории проходит двумя основными способами - эволюционным и революционным. В первом случае происходит выделение новых исследовательских направлений и областей исследования в рамках одной и той же фундаментальной теоретической схемы; во втором - происходит смена одной фундаментальной теоретической схемы на другую при переходе в новое семейство научно-технических дисциплин.

Примером такого перехода является изменение парадигмы научного и инженерного мышления в радиолокационной системотехнике, а именно - когда электродинамическая картина мира замещается системно-кибернетической. Радиолокация попадает в новое семейство научно-технических дисциплин, имеющих системную ориентацию. Переход от классической радиолокации к радиолокационной системотехнике - это прежде всего переход от разработки отдельных радиолокационных станций различного назначения к созданию многофункциональных систем. Несколько РЛС, замкнутые на один пункт сбора и обработки информации, составляют радиолокационный узел; несколько таких узлов, обменивающихся информацией, образуют радиолокационную систему. Радиолокационная система позволяет решать задачи, которые не под силу отдельным радиолокационным средствам. При их проектировании возникает целый ряд специфически системных проблем. Любая радиолокационная система является, в свою очередь, подсистемой более крупной системы - системы управления, которая входит в еще более крупную систему, например, навигационную. В радиолокационной системотехнике для математического исследования абстрактных структурных схем используется аппарат теории графов. Изображение радиолокационной системы в виде структурного графа позволяет провести оптимизацию ее структуры математическими средствами. Применение в радиолокации концептуального и математического аппарата теории информации и кибернетики позволило перейти к анализу так называемой тонкой структуры сложного сигнала, независимо от его конкретного вида. Понятие радиолокационной информации связано с описанием носителя информации (сигнала), т.е. естественного процесса, протекающего в радиолокационной системе. Радиоволны при этом рассматриваются лишь как один из типов волн произвольной природы, наряду с инфракрасными и световыми колебаниями, а также рентгеновским и гамма-излучением или механическими ультразвуковыми колебаниями упругой среды. Функционирование радиолокационной системы рассматривается в системотехнике как алгоритм обработки информации.

Многие современные научно-технические дисциплины ориентируются на системную картину мира, в классических же технических науках использовалась в качестве исходной физическая картина мира. В радиоэлектронике (которая представляет собой сегодня целое семейство дисциплин) используется, например, преобразованная радиотехникой фундаментальная теоретическая схема электродинамики. Физическая картина электромагнитных взаимодействий (колебаний, волн, полей) совмещается со структурным изображением радиотехнических систем, в которых эти физические процессы протекают и искусственно поддерживаются. Таким образом, она преобразуется в картину области функционирования технических систем определенного типа. С одной стороны, данная картина является результатом развития и конкретизации фундаментальной теоретической схемы базовой естественнонаучной теории к области функционирования технических систем, например, к диапазону практически используемых радиоволн как разновидности электромагнитных колебаний. С другой стороны, эта схема формируется в процессе систематизации и обобщения различных частных теоретических описаний конструкции данных технических систем и включает в себя классификационную схему потенциально возможных технических систем данного типа и режимов их функционирования.

Фундаментальная теоретическая схема выполняет важную методологическую функцию в технической науке - методологического ориентира для еще неосуществленной инженерной деятельности. Она задает принцип видения вновь создаваемых технических систем и позволяет выбирать для решения данной инженерной задачи наиболее подходящие теоретические средства из смежных технических, математических или естественных дисциплин. Инженер всегда ориентируется на такую теоретическую схему, осознает он это или нет. Он соотносит с ней образ исследуемой и проектируемой им системы, хотя и не всегда отдает себе отчет в том, что эта схема достаточно жестко направляет его поиски.

Глава 13
Современный этап развития инженерной деятельности и проектирования и необходимость социальной оценки техники

В жизни современного общества инженерная деятельность играет все возрастающую роль. Проблемы практического использования научных знаний, повышения эффективности научных исследований и разработок выдвигают сегодня инженерную деятельность на передний край всей экономики и современной культуры. В настоящее время великое множество технических вузов готовит целую армию инженеров различного профиля для самых разных областей народного хозяйства. Развитие профессионального сознания инженеров предполагает осознание возможностей, границ и сущности своей специальности не только в узком смысле этого слова, но и в смысле осознания инженерной деятельности вообще, ее целей и задач, а также изменений ее ориентаций в культуре ХХ века.

Общество с развитой рыночной экономикой требует от инженера большей ориентации на вопросы маркетинга и сбыта, учета социально-экономических факторов и психологии потребителя, а не только технических и конструктивных параметров будущего изделия.

Инженерная деятельность предполагает регулярное применение научных знаний (т.е. знаний, полученных в научной деятельности) для создания искусственных, технических систем - сооружений, устройств, механизмов, машин и т.п. В этом заключается ее отличие от технической деятельности, которая основывается более на опыте, практических навыках, догадке. Поэтому не следует отождествлять инженерную деятельность лишь с деятельностью инженеров, которые часто вынуждены выполнять техническую, а иногда и научную деятельность (если, например, имеющихся знаний недостаточно для создания какой-либо конкретной технической системы). В то же время есть многочисленные примеры, когда крупные ученые обращались к изобретательству, конструированию, проектированию, т.е., по сути дела, осуществляли какое-то время, параллельно с научной, инженерную деятельность. Поэтому инженерную деятельность необходимо рассматривать независимо от того, кем она реализуется (специально для этого подготовленными профессионалами, учеными или просто самоучками).

Современный этап развития инженерной деятельности характеризуется системным подходом к решению сложных научно-технических задач, обращением ко всему комплексу социальных гуманитарных, естественных и технических дисциплин. Однако был этап, который можно назвать классическим, когда инженерная деятельность существовала еще в "чистом" виде: сначала лишь как изобретательство, затем в ней выделились проектно-конструкторская деятельность и организация производства.

Обособление проектирования и проникновение его в смежные области, связанные с решением сложных социотехнических проблем, привело к кризису традиционного инженерного мышления и развитию новых форм инженерной и проектной культуры, появлению новых системных и методологических ориентаций, к выходу на гуманитарные методы познания и освоение действительности.

В соответствии с вышеизложенным рассмотрим последовательно три основные этапа развития инженерной деятельности и проектирования:

  1. классическая инженерная деятельность;
  2. системотехническая деятельность;
  3. социотехническое проектирование.

Классическая инженерная деятельность

Становление инженерной профессии

Возникновение инженерной деятельности как одного из важнейших видов трудовой деятельности связано с появлением мануфактурного и машинного производства. В средние века еще не существовала инженерная деятельность в современном понимании, а была, скорее, техническая деятельность, органически связанная с ремесленной организацией производства.

Инженерная деятельность как профессия связана с регулярным применением научных знаний в технической практике. Она формируется, начиная с эпохи Возрождения. На первых порах ценностные ориентации этой деятельности еще тесно связаны с ценностями ремесленной технической практики (например, непосредственный контакт с потребителем, ученичество в процессе осуществления самой этой деятельности и т.п.). В эту эпоху ориентация на применение науки, хотя и выдвигается на первый план в явном виде, но выступает пока лишь как предельная установка.

Первые импровизированные инженеры появляются именно в эпоху Возрождения. Они формируются в среде ученых, обратившихся к технике, или ремесленников-самоучек, приобщившихся к науке. Решая технические задачи, первые инженеры и изобретатели обратились за помощью к математике и механике, из которых они заимствовали знания и методы для проведения инженерных расчетов. Первые инженеры - это одновременно художники-архитекторы, консультанты-инженеры по фортификационным сооружениям, артиллерии и гражданскому строительству, алхимики и врачи, математики, естествоиспытатели и изобретатели. Таковы, например, Леон Батиста Альберти, Леонард да Винчи, Никколо Тарталья, Джироламо Кардано, Джон Непер и др.

Знание в это время рассматривалось как вполне реальная сила, а инженер - как обладатель этого знания. Насколько высоко ценилось такое знание видно на примере истории жизни рядового флорентийского инженера Чеки. Выходец из ремесленной среды (цеха столяров, изготовлявших для архитекторов деревянные модели сооружений, строительные леса и подъемные сооружения), он был взят флорентийской коммуной на постоянный оклад в качестве городского инженера. В мирное время он ремонтировал крепости, занимался изобретением приспособлений для развлекательных аппаратов. В военное время он помог устроить искусный подкоп, с помощью которого была взята вражеская крепость. Во время выполнения одной из инженерных работ Чеки был убит из арбалета: для врага его изобретения были страшнее, чем наступление целого войска. Он был характерной фигурой для того времени, хотя и не был выдающимся инженером.

В этот период инженеры были, как писал известный историк науки М. А.Гуковский, "выходцами из цехового ремесла, но все тянулись к науке, ощущая абсолютную необходимость ее для надлежащей постановки своих технических работ". Можно сказать, что они уже ориентировались на научную картину мира, хотя еще недостаточно опирались на науку в своей повседневной практике. "Вместо анонимных ремесленников все в большем количестве появляются техники-профессионалы, крупные технические индивидуальности, знаменитые далеко за пределами непосредственного места своей деятельности. Но быстрое и принципиально новое развитие техники требует и коренного изменения ее структуры. Техника доходит до состояния, в котором дальнейшее продвижение ее оказывается невозможным без насыщения ее наукой. Повсеместно начинает ощущаться потребность в создании новой технической теории, в кодификации технических знаний и в подведении под них некоего общего теоретического базиса. Техника требует привлечения науки".

Именно такая двойственная ориентация инженера - с одной стороны, на научные исследования естественных, природных явлений, а с другой, - на производство, или воспроизведение, своего замысла целенаправленной деятельностью человека-творца - заставляет его взглянуть на свое изделие иначе, чем это делают и ремесленник, и ученый-естествоиспытатель. Если цель технической деятельности - непосредственно задать и организовать изготовление системы, то цель инженерной деятельности - сначала определить материальные условия и искусственные средства, влияющие на природу в нужном направлении, заставляющие ее функционировать так, как это нужно для человека, и лишь потом на основе полученных знаний задать требования к этим условиям и средствам, а также указать способы и последовательность их обеспечения и изготовления. Инженер, таким образом, как и ученый-экспериментатор, оперирует с идеализированными представлениями о природных объектах. Однако первый из них использует эти знания и представления для создания технических систем, а второй создает экспериментальные устройства для обоснования и подтверждения данных представлений.

С развитием экспериментального естествознания, превращением инженерной профессии в массовую в XVIIIXIX веках возникает необходимость и систематического научного образования инженеров. Именно появление высших технических школ знаменует следующий важный этап в развитии инженерной деятельности. Одной из первых таких школ, как уже говорилось в предущих главах этой книги, была Парижская политехническая школа, основанная в 1794 г., где сознательно ставился вопрос систематической научной подготовки будущих инженеров. Она стала образцом для организации высших технических учебных заведений, в том числе и в России. С самого начала эти учреждения начали выполнять не только учебные, но и исследовательские функции в сфере инженерной деятельности, чем способствовали развитию технических наук. Инженерное образование с тех пор стало играть существенную роль в развитии техники.

К началу ХХ столетия инженерная деятельность представляет собой сложный комплекс различных видов деятельности (изобретательская, конструкторская, проектировочная, технологическая и т.п.), и она обслуживает разнообразные сферы техники (машиностроение, электротехнику, химическую технологию и т.д.). Сегодня один человек просто не сможет выполнить все разнообразные работы, необходимые для выпуска какого-либо сложного изделия, как это делал, например, в начале XIX века на одном из первых машиностроительных заводов его владелец Генри Модсли. Сам он был механиком-самоучкой, одновременно и изобретателем. Он изобрел, в частности, суппорт токарного станка, причем сам же разрабатывал новую конструкцию изделия, и технологическое оборудование, и технологию его изготовления. В конце прошлого века в Лейпциге еще существовал завод, на котором все инженерные работы (от замысла до рабочих чертежей) выполнял один человек - его владелец Р. Зак. Там не было ни технического бюро, ни чертежников. Уже в те времена его "многосторонняя" деятельность представлялась курьезом.

Для современной инженерной деятельности характерна глубокая дифференциация по различным отраслям и функциям, которая привела к разделению ее на целый ряд взаимосвязанных видов деятельности и выполняющих их кооперантов. Такая дифференциация стала возможной, однако, далеко не сразу. Сложная кооперация различных видов инженерной деятельности складывалась постепенно. На первых этапах своего профессионального развития инженерная деятельность была ориентирована на применение знаний естественных наук (главным образом, физики), а также математики, и включала в себя изобретательство, конструирование опытного образца и разработкутехнологии изготовления новой технической системы. Инженерная деятельность, первоначально выполняемая изобретателями, конструкторами и технологами, тесно связана с технической деятельностью (ее выполняют на производстве техники, мастера и рабочие), которая становится исполнительской по отношению к инженерной деятельности. Связь между этими двумя видами деятельности осуществляется с помощью чертежей. Изготовлявшие их чертежники назывались в России "учеными рисовальщиками". Для подготовки этих специалистов для заводов и предназначалось основанное в 1825 г. "Строгановское училище технического рисования".

Однако с течением времени структура инженерной деятельности усложняется. Классическая инженерная деятельность включала в себя изобретательство, конструирование и организацию изготовления (производства) технических систем, а также инженерные исследования и проектирование.

Изобретательская деятельность

Путем изобретательской деятельности на основании научных знаний и технических изобретений заново создаются новые принципы действия, способы реализации этих принципов, конструкции технических систем или отдельных их компонентов. Сложности в изготовлении, конструировании и техническом обслуживании, а также необходимость создания технических систем, все или некоторые компоненты которых принципиально отличны от существующих, стимулируют производство особого продукта, объективированного в виде патентов, авторских свидетельств, изобретений и т.д. Последние имеют, как правило, широкую сферу применения, выходящую за пределы единичного акта инженерной деятельности и используются в качестве исходного материала при конструировании и изготовлении технических систем.

Образцы такого рода деятельности продемонстрировали многие ученые-естествоиспытатели, совершенствуя конструкцию экспериментальной техники, разрабатывая и проводя новые эксперименты. Например, Гук изобрел микроскоп, Герц - новую аппаратуру для регистрации и получения электромагнитных волн. Гюйгенс придумал конструкцию часов, которая осуществила движение центра тяжести маятника по циклоиде - так, чтобы время его качания не зависело от величины размаха. Ньютон изобрел телескоп совершенно новой конструкции. "Но на пути создания отражательного телескопа возникли трудности технического порядкаѕ... Ньютон придумал способ полировки металлической поверхности, занялся поисками подходящих сплавов для зеркала и добился успеха". Эйнштейн всю свою жизнь уделял большое внимание конструкторско-изобретательскому творчеству. Его можно считать одним из изобретателей магнитодинамического насоса для перекачки жидких металлов, холодильных машин, гигроскопических компасов, автоматической фотокамеры, электрометров, слухового аппарата и т.п. "На счету у Эйнштейна было около двадцати оригинальных патентов, в которых нашла свое отражение его способность умело комбинировать известные методы или физические эффекты для разрешения конкретных задач, выдвигаемых запросами промышленности или повседневной жизни, проявились остроумие и изящество - эти неотъемлемые составляющие недюжинного изобретательского таланта". Однако для многих инженеров-практиков изобретательство было не побочной, а основной или даже единственной деятельностью.

Лишь на первых этапах становления инженерной деятельности изобретательство опирается на эмпирический уровень знания. В условиях же развитой технической науки всякое изобретение основывается на тщательных инженерных исследованиях и сопровождается ими.

С развитием массового производства для того, чтобы изобретение попало в промышленность, возникает необходимость его специальной проектно-конструкторской подготовки. Конструирование представляет собой разработку конструкции технической системы, которая затем материализуется в процессе его изготовления на производстве. Конструкция технической системы представляет собой определенным образом связанные стандартные элементы, выпускаемые промышленностью или изобретенные заново, и является общей для целого класса изделий производства.

Исходным материалом деятельности изготовления являются материальные ресурсы, из которых создается изделие. Эта деятельность связана с монтажом уже готовых элементов конструкции и с параллельным изготовлением новых элементов. Функции инженера в данном случае заключаются в организации производства конкретного класса изделий (например, организация оптической, радиотехнической и электротехнической промышленности, строительство железных дорог, массового производства электроизмерительных приборов и т.д.) и разработке технологии изготовления определенной конструкции технической системы.

Часто крупные инженеры одновременно сочетают в себе и изобретателя, и конструктора, и организатора производства. Однако современное разделение труда в области инженерной деятельности неизбежно ведет к специализации инженеров, работающих преимущественно в сфере либо инженерного исследования, либо конструирования, либо организации производства и технологии изготовления технических систем.

Инженерные исследования

Инженерные исследования, в отличие от теоретических исследований в технических науках, непосредственно вплетены в инженерную деятельность, осуществляются в сравнительно короткие сроки и включают в себя предпроектное обследование, научное обоснование разработки, анализ возможности использования уже полученных научных данных для конкретных инженерных расчетов, характеристику эффективности разработки, анализ необходимости проведения недостающих научных исследований и т.д. Инженерные исследования проводятся в сфере инженерной практики и направлены на конкретизацию имеющихся научных знаний применительно к определенной инженерной задаче. Результаты этих исследований находят свое применение прежде всего в сфере инженерного проектирования. Именно такого рода инженерные исследования осуществляются крупными специалистами в области конкретных технических наук, когда они выступают в качестве экспертов при разработке сложных технических проектов.

В процессе функционирования и развития инженерной деятельности в ней происходит накопление конструктивно-технических и технологических знаний, которые представляют собой эвристические методы и приемы, разработанные в самой инженерной практике. В процессе дальнейшего прогрессивного развития инженерной деятельности эти знания становятся предметом обобщения в науке. Первоначально вся инженерная деятельность была ориентирована на использование лишь естественнонаучных знаний, и в ее осуществлении принимали деятельное участие многие ученые-естествоиспытатели, конструируя экспериментальное оборудование и даже технические устройства. Поэтому именно в естественных науках формируются постепенно особые разделы, специально ориентированные на обслуживание инженерной практики. Помимо ученых-теоретиков и ученых-экспериментаторов, появляются специалисты в области прикладных исследований и технических наук, задача которых - обслуживание инженерной деятельности.

В настоящее время существует множество областей технической науки, относящихся к различным сферам инженерной деятельности. Однако области технической науки и соответствующие им сферы инженерной деятельности не тождественны. Например, электротехнику как сферу инженерной деятельности и отрасль промышленности не следует путать с теоретической электротехникой, которая представляет собой область технической науки. Последняя имеет в настоящее время достаточно разработанный теоретический уровень (скажем, теорию электрических цепей) и не может рассматриваться как исследование, направленное лишь на приложение знаний естественнонаучных дисциплин. В технических науках развиты особые теоретические принципы, построены специфические идеальные объекты, введены новые научные законы, разработан оригинальный математический и понятийный аппарат. Технические науки удовлетворяют сегодня всем основным критериям выделения научной дисциплины. В то же время следует помнить, что технические науки достаточно четко ориентированы на решение инженерных задач и имеют вполне определенную специфику. Конечно, в них доказываются теоремы и строятся теоретические системы. Однако, наряду с этим, важное место занимают описания расчетов и приборов и различные методические рекомендации. Главная цель технических наук - выработка практико-методических рекомендаций по применению научных знаний, полученных теоретическим путем (в сфере технической науки - технической теории) в инженерной практике. Специфика технической науки определяется необходимостью использования ее результатов не столько для объяснения естественных процессов, сколько для конструирования технических систем. Эти результаты опосредованы, как правило, инженерными исследованиями, проводимыми в рамках того или иного вида конкретной инженерной деятельности.

С появлением и развитием технических наук изменилась и сама инженерная деятельность. В ней постепенно выделились новые направления, тесно связанные с научной деятельностью (но не сводимые к ней), с проработкой общей идеи, замысла создаваемой системы, изделия, сооружения, устройства и прежде всего - проектирование.

Проектирование

Проектирование как особый вид инженерной деятельности формируется в начале ХХ столетия и связано первоначально с деятельностью чертежников, необходимостью особого (точного) графического изображения замысла инженера для его передачи исполнителям на производстве. Однако постепенно эта деятельность связывается с научно-техническимси расчетами на чертеже основных параметров будущей технической системы, ее предварительным исследованием.

В инженерном проектировании следует различать "внутреннее" и "внешнее" проектирование. Первое связано с созданием рабочих чертежей (технического и рабочего проектов), которые служат основными документами для изготовления технической системы на производстве; второе - направлено на проработку общей идеи системы, ее исследование с помощью теоретических средств, разработанных в соответствующей технической науке.

Проектирование необходимо отличать от конструирования. Для проектировочной деятельности исходным является социальный заказ, т.е. потребность в создании определенных объектов, вызванная либо "разрывами" в практике их изготовления, либо конкуренцией, либо потребностями развивающейся социальной практики (например, необходимостью упорядочения движения транспорта в связи с ростом городов) и т.п. Продукт проектировочной деятельности в отличие от конструкторской выражается в особой знаковой форме - в виде текстов, чертежей, графиков, расчетов, моделей в памяти ЭВМ и т.д. Результат конструкторской деятельности должен быть обязательно материализован в виде опытного образца, с помощью которого уточняются расчеты, приводимые в проекте, и конструктивно-технические характеристики проектируемой технической системы.

Возрастание специализации различных видов инженерной деятельности привело в последнее время к необходимости ее теоретического описания: во-первых, в целях обучения и передачи опыта и, во-вторых, для осуществления автоматизации самого процесса проектирования и конструирования технических систем. Выделение же проектирования в сфере инженерной деятельности и его обособление в самостоятельную область деятельности во второй половине ХХ века привело к кризису традиционного инженерного мышления, ориентированного на приложение знаний лишь естественных и технических наук и созданию относительно простых технических систем. Результатом этого кризиса было формирование системотехнической деятельности, направленной на создание сложных технических систем.

Системотехническая деятельность

Во второй половине ХХ века изменяется не только объект инженерной деятельности (вместо отдельного технического устройства, механизма, машины и т.п. объектом исследования и проектирования становится сложная человеко-машинная система), но изменяется и сама инженерная деятельность, которая стала весьма сложной, требующей организации и управления. Другими словами, наряду с прогрессирующей дифференциацией инженерной деятельности по различным ее отраслям и видам, нарастает процесс ее интеграции. А для осуществления такой интеграции требуются особые специалисты - инженеры-системотехники.

Анализ системотехнической деятельности показывает, что она неоднородна и включает в себя различные виды инженерных разработок и научных исследований. В нее оказываются вовлеченными многие отраслевые и академические институты; над одними и теми же проектами трудятся специалисты самых различных областей науки и техники. В силу этого координация всех аспектов системотехнической деятельности оказывается нетривиальной научной, инженерной и организационной задачей.

Системотехническая деятельность осуществляется различными группами специалистов, занимающихся разработкой отдельных подсистем. Расчленение сложной технической системы на подсистемы идет по разным признакам: в соответствии со специализацией, существующей в технических науках; по области изготовления относительно проектировочных и инженерных групп; в соответствии со сложившимися организационными подразделениями. Каждой подсистеме соответствует позиция определенного специалиста (имеется в виду необязательно отдельный индивид, но и группа индивидов и даже целый институт). Эти специалисты связаны между собой благодаря существующим формам разделения труда, последовательности этапов работы, общим целям и т.д. Кроме того для реализации системотехнической деятельности требуется группа особых специалистов (скорее, их следует назвать универсалистами) - координаторов (главный конструктор, руководитель темы, главный специалист проекта или службы научной координации, руководитель научно-тематического отдела). Эти специалисты осуществляют координацию, равно как и научно-тематическое руководство и в плане объединения различных подсистем, и в плане объединения отдельных операций системотехнической деятельности в единое целое. Подготовка таких универсалистов требует не только их знакомства со знаниями координируемых ими специалистов, но и развернутого представления о методах описания самой системотехнической деятельности. Среди имеющихся способов такого описания рассмотрим три основных: членение системотехнической деятельности по объекту (этапы разработки системы); описание последовательности фаз и операций системотехнической деятельности; анализ ее с точки зрения кооперации работ и специалистов.

Этапы разработки системы

Этапы разработки системы выделяются в соответствии с членением системотехнической деятельности по объекту. В ходе проектирования представление о сложной технической системе изменяется. Происходит последовательная конкретизация моделей этой системы.

Рассмотрим этот способ описания системотехнической деятельности на примере работы У. Гослинга "Проектирование технических систем". В ней представлены общие процедурные правила создания систем на различной материальной основе. Системотехническая деятельность рассматривается как процесс синтеза функциональной модели системы и затем ее преобразования в структурную модель (или ее реализации). Каждый этап связывается с определенными средствами символического и графического представления системы. Функциональная модель воспроизводит протекание в реальной системе субстанции (вещества, энергии или информации), т.е. преобразует входную субстанцию в выходную адекватно функционированию реальной технической системы. Гослинг назвал такую модель поточной системой. Здесь могут вводиться определенные промежуточные преобразования, т.е. описываться операции, которые выполняет каждый элемент системы по отношению к внутреннему потоку. В качестве функциональных моделей могут быть использованы, например, алгебраические модели.

Структурные модели делятся на диаграммы протекания субстанции и блок-схемы. Диаграмма протекания субстанции показывает последовательность операций (более детально, чем это дано в функциональной модели, где строгая последовательность может и не соблюдаться) и дает минимум информации о плане построения системы: идентификацию элементов и схему связей. В блок-схеме даны форма субстанции на входах одного и выходах другого элемента. Для этой цели используются особые элементы - трансдьюссеры - преобразователи формы субстанции.

Функциональные модели могут быть получены тремя способами. В первом и во втором случаях предварительно существует прототип системы. В первом случае он дан в виде блок-схемы, а во втором - в виде последовательности инструкций. На блок-схеме может быть получена диаграмма протекания субстанции, а из нее - функциональная модель. Из последовательности инструкций сначала строятся поточные диаграммы для различных групп инструкций, которые затем собираются в единую функциональную модель. В третьем случае такого прототипа системы нет. Функциональная модель может быть получена либо с помощью аналогий, либо задача сводится к подсистемам, либо модель составляется с помощью модификации некоторых элементов доступной системы. Наконец, возможно изменение проблемы, если функциональная модель не может быть получена ни одним из указанных выше способов. На этапе реализации функциональная модель представляется в виде поточной диаграммы. С помощью перестановки блоков, замены нескольких блоков одним, разделением одного блока на несколько блоков, эквивалентным изменением связей между блоками и т.п. из функциональной модели получается множество поточных диаграмм. Чтобы реализовать некоторые поточные диаграммы, проектировщику необходим каталог элементов, из которого выбираются системные элементы, имеющие свойства, как можно более близкие к свойствам идеализированных элементов поточных диаграмм. В результате получается блок-схема, соответствующая техническим условиям, сформулированным в техническом задании. Важно подчеркнуть, что для создания системы недостаточно какого-либо одного описания, необходимо сочетание блок-схемы, поточной диаграммы и функциональной модели. В процессе проектирования они постоянно корректируются и подгоняются друг к другу за счет возвращения на предыдущие стадии. В результате получается некоторое целостное описание системы, составляющие которого взаимно дополняют друг друга.

Членение системотехнической деятельности по объекту во многом зависит от того, каким образом представляется инженером-системотехником сама сложная техническая система. Такое членение определяется не только объектными характеристиками, но и возможностями проектирования, изучения, изготовления этой системы. Оно используется для организации функционирования подсистем и объединения их в единую систему. При членении системотехнической деятельности в соответствии со структурой технической системы обычно выделяются следующие ее этапы: макропроектирование (или, иными словами, внешнее проектирование), микропроектирование (или внутреннее проектирование), а также проектирование окружающей среды, которое связано с формулировкой целей системы; разбивка системы на подсистемы (т.е. разделение и распределение функций); проектирование подсистем; изучение их взаимодействия и интеграция системы.

Фазы и операции системотехнической деятельности

Второй способ описания системотехнической деятельности заключается в выделении в ней последовательности фаз, а в самих этих фазах - цепи действий, или обобщенных операций. Описание системотехнической деятельности как последовательности фаз и операций соответствуют ее разбивке с точки зрения временной организации работ, параллельной и последовательной связи между ними, возможности выделения фрагментов деятельности и т.д. Это представление системотехнической деятельности используется главным образом для синхронной организации и установления последовательности операций (алгоритма разработки системы). Оно также служит средством решения задачи автоматизации проектирования сложных технических систем.

Обычно системотехническая деятельность распадается на следующие шесть фаз: подготовка технического задания (иначе аванпроекта) - предпроектная стадия, разработка эскизного проекта, изготовление и внедрение, эксплуатация и оценка. Иногда добавляется еще одна фаза - "ликвидация", или "уничтожение" системы, что в современных условиях зачастую является весьма сложной задачей из-за возможных экологических последствий этого процесса. На каждой фазе системотехнической деятельности выполняется одна и та же последовательность обобщенных операций. Эта последовательность включает в себя анализ проблемной ситуации, синтез решений, оценку и выбор альтернатив, моделирование, корректировку и реализацию решения.

Системотехническая деятельность как последовательность фаз, шагов и задач наиболее развернуто представлена в книге М. Азимова "Введение в проектирование". В ней подробно рассмотрены три фазы: изучение осуществимости, предварительное проектирование и детальное проектирование. Дается следующая хронологическая структура этих фаз.

Первая фаза. Изучение осуществимости начинается с анализа потребностей (первый шаг). Цель данной фазы - множество пригодных решений проектной проблемы. Начальной точкой системотехнической деятельности является гипотетическая потребность, существующая в определенной социально-экономической сфере. Анализ потребностей должен продемонстрировать, действительно ли существует первоначальная потребность, имеет ли она широкое распространение или является скрытой. Потребность появляется тогда, когда становится возможной ее экономическая реализация. Она предполагает определенное техническое исполнение, определенную техническую систему, которая делает ее удовлетворение возможным. На втором шаге исследуется порожденная потребностью проектная проблема. Прежде чем пытаться найти возможные ее решения, проектная проблема должна быть определена и сформулирована. Эта задача осуществляется на основе информации, которую мы получаем от предыдущего шага (спецификация желаемых выходов) и релевантной технической информации об окружающей среде, ресурсах и общем инженерном принципе системы. В инженерной формулировке проблемы, являющейся результатом "идентификации системы", определяются параметры системы, ограничительные условия и главные проектные критерии. Проектируемая система рассматривается здесь как "черный ящик", содержание которого неизвестно. Третий шаг изучения осуществимости представляет собой синтез возможных решений. Синтез заключается в "прилаживании" друг к другу частей или отдельных идей проекта с целью получения интегрированного целого. Из полученных в результате синтеза множества внушающих доверие альтернативных решений должны быть выбраны потенциально пригодные решения проблемы. Каждое из них является абстракцией, идеализацией, которая учитывает только некоторые главные факторы, но опускает многие второстепенные факторы. Последние могут, однако, иметь решающее значение при выяснении возможности или невозможности данного решения. Поэтому четвертый шаг заключается в определении физической реализуемости решений проблемы. На пятом шаге из реализуемых решений выбираются экономически рентабельные решения. Однако может оказаться, что даже экономически рентабельные решения проектной проблемы не могут быть реализованы, если этого не позволяют имеющиеся финансовые ресурсы. В результате определения финансовой осуществимости (шестой шаг) остается множество пригодных решений, которые и являются результатом первой фазы.

Вторая фаза. Предварительное проектирование имеет целью установить, какая из предложенных на предыдущей фазе альтернатив является наилучшей проектной идеей. Результатом этой фазы является общая идея системы, которая будет служить руководством для детального проектирования. Первый шаг заключается в выборе из проектных идей. В множестве пригодных решений, разработанных при изучении осуществимости, должно быть определено наиболее перспективное решение как предварительная идея проекта. Второй шаг состоит в формулировке математических моделей как прототипов проектируемой системы. В результате анализа чувствительности системы (третий шаг) за счет экспериментирования с ее входами и выходами определяются критические проектные параметры, точные пределы чувствительности системы на внешние воздействия. Определяется, какие минимальные воздействия на входы (независимые переменные) ведут к изменениям выходов (зависимые переменные). На четвертом шаге - это анализ совместимости - система должна быть представлена как объект, сам являющийся комбинацией объектов на нижележащем уровне сложности, которые представляют собой подсистемы и могут быть комбинацией компонентов, в свою очередь состоящих из более мелких частей, имеющий иерархическую структуру. Точные проектные параметры, которые выявлены при анализе чувствительности, должны быть откорректированы с точки зрения приспособления друг к другу подсистем и компонентов, увеличения их взаимной совместимости. В результате этого шага получаются "пригнанные параметры". Поскольку система действует в динамической окружающей среде, она должна иметь такую стабильность, чтобы изменения в этой среде не были причиной "катастроф" в системе. Цель анализа стабильности (пятый шаг) - исследовать поведение системы в необычных обстоятельствах, чтобы была уверенность, что система как целое не является нестабильной, определить области, в которых проектные параметры являются нестабильными, определить риск и последствия изменений окружающей среды, которые могли бы быть причиной "катастроф" в системе. До шестого шага все главные параметры не фиксировались на определенном и едином значении. На стадии оптимизации проектного решения это необходимо сделать. Таким образом, на шестом шаге осуществляется окончательный выбор наилучшего решения среди нескольких альтернатив. Седьмой шаг предварительного проектирования называется "проекция в будущее". Действительно, некоторые компоненты системы устаревают прежде, чем ее проектирование будет завершено. Поэтому проектировщик должен знать общее направление и тенденции технического развития. В проекте необходимо учитывать возможности технического прогресса, например, новые компоненты и подсистемы, которые могут быть добавлены к системе в будущем. Могут измениться также вкусы потребителей или предложения конкурентов, т.е. социально-экономические условия. На восьмом шаге предполагается изучить, как сама система будет вести себя в будущем (предсказание поведения системы). Девятый шаг осуществляется в испытательной лаборатории, где производится экспериментальная проверка идеи. Испытания не ограничиваются только доказательством удовлетворительности работы системы или ее компонентов. Они могут также ответить на вопрос о физической реализуемости системы, если это невозможно сделать на основе анализа или прошлого опыта. Наконец, в результате ряда шагов проект становится очень сложным, поэтому десятый шаг заключается в устранении ненужной сложности, в упрощении проекта.

Третья фаза. Цель детального проектирования - довести предварительную идею системы до физической реализации и разработать окончательную конструкцию системы. Общая идея системы зафиксирована, подсистемы точно определены, и имеется предварительное решение выполнить полный проект. Для этого необходимы специалисты, время и деньги. Поэтому на первом шаге (подготовка к проектированию) обосновывается бюджет и осуществляется организация проектирования. Второй шаг заключается в общем проектировании подсистем по тем же этапам, что и предварительное проектирование системы в целом. Однако требования совместимости и совместного действия подсистем накладывают на них большие ограничения, чем факторы окружающей среды на систему в целом. В соответствии с предварительными планами подсистем разрабатываются проекты компонент (третий шаг), что является фактически повторением проектирования подсистем. Однако проектирование на более низких уровнях становится менее абстрактным. Результаты проектирования компонентов фиксируются в предварительных планах, которые являются основой для детального проектирования частей , являющихся элементарными составляющими компонентов (четвертый шаг). Наконец, возникает вопрос о физической реализации, который при проектировании подсистем и компонентов был относительно второстепенным. Необходимо решить, каковы должны быть форма, материал и набор инструкций (например, способы обработки материала) для производства частей. Все это фиксируется в детальных чертежах и в спецификациях к ним. Предварительный план компонента должен быть заменен теперь точным и окончательным сборочным чертежом. Далее должны быть вычерчены соответствующие сборочные чертежи для подсистем и, наконец, для системы в целом. Этот процесс, составляющий содержание пятого шага, является итерационным. При подготовке сборочных чертежей происходит корректировка чертежей подсистем, компонентов и частей. Имея полные сборочные чертежи, экспериментальная мастерская может построить первые материализованные прототипы - экспериментальную конструкцию системы (шестой шаг). (Иногда первый прототип и является конечным продуктом). На седьмом шаге, после того, как экспериментальная конструкция изготовлена, составляется программа проверки продукта. Центральным становится вопрос, хорошо ли работает система с точки зрения потребителя. На основе анализа проверочных данных (восьмой шаг) производится обнаружение дефектов, которые служат основой для перепроектирования и усовершенствования системы (девятый шаг) до тех пор, пока окончательное инженерное описание проекта не будет выполнено.

Фаза детального проектирования системы заканчивается, но ею не завершается системотехнический цикл. Он включает в себя еще планирование производства, распределения потребления и снятия с эксплуатации. Однако нас в данном случае интересует только пример описания системотехнической деятельности в виде фаз, шагов и задач, поэтому ограничимся уже рассмотренными фазами. Каждый шаг системотехнической деятельности представлен автором как процесс, состоящий из последовательности задач. Эта последовательность является специализированным процессом решения проблемы, включающим в себя анализ проблемной ситуации, синтез решений, оценку и выбор из альтернатив, оптимизацию, пересмотр и осуществление. На каждом шаге проектирования от анализа потребностей фазы изучения осуществимости до перепроектирования (фаза детального проектирования) иногда полностью, иногда частично, решается одна и та же последовательность задач.

Кооперация работ и специалистов в системотехнике

Системотехническая деятельность представляет собой комплексный вид деятельности, включающий большое число исполнителей и функций. Целью ее является создание больших технических систем и в связи с этим - организация всех работ и специалистов, привлеченных к этой разработке. Можно выделить "горизонтальную" и "вертикальную" структуры системотехнической деятельности. Эти структуры отражают существующую в системотехнике связь работ и специалистов: первая соответствует типам компонентов и аспектов системы (создание машинных блоков, проектирование "плоскости соприкосновения" человека и машины, разработка экономических, организационных и социальных аспектов системы и т.п.), вторая соответствует общей последовательности работ системотехнической деятельности (инженерное исследование, изобретательство, проектирование, конструирование, изготовление и внедрение, эксплуатация). В качестве важнейших компонентов системотехнической деятельности выделяются также методическая деятельность и научно-техническая координация.

Возможно описание системотехнической деятельности с точки зрения связи работ и специалистов; пример такого описания можно найти в книге Г. Х. Гуда и Р. Э. Макола "Системотехника". Каждую научную дисциплину, участвующую в создании сложной технической системы, фактически представляет тот или иной специалист. Например, исследователь операций рассматривается именно как член бригады проектировщиков, что накладывает на него некоторые обязательства (знакомство с аппаратурой и помощь в принятии решений по проекту). Каждая фаза также связывается с определенным составом бригады системотехников. Большинство или все члены такой бригады должны быть "учеными-универсалистами". Кроме того, каждый член бригады должен быть еще и специалистом в какой-нибудь узкой области (электронике, математике, той области, к которой относится решаемая задача и т.п.). Система, конечно, не может быть продуктом одних "универсалистов". Задача инженера-системотехника состоит в организации различных специалистов при проектировании системы. Авторы рассматривают соотношение между исследованием и разработкой, возможность и необходимость дублирования работ над проектом, а также способы организации работы по проектированию системы. Системотехническая группа может быть организована: (1) как штабная группа при руководителе проекта (обеспечивает планы и ведение пограммы); (2) как линейная группа во главе с начальником проекта, который является ее непосредственным руководителем (функционирует по всем частям проектной организации); (3) как расчлененная группа, состоящая из руководителей групп оборудования, которые встречаются для выполнения задач проектирования системы в целом; (4) как отдельная линейная организация на равных правах с группами оборудования, быстро переключающаяся с одного оборудования на другое; (5) как отдельное проектное бюро. При небольшом количестве крупных проектов наилучшей является организация (1), при большом количестве - организация (4). Авторы представляют также подробное описание научных средств и дисциплин, используемых в системотехнической деятельности, из которого видно, что их арсенал не ограничивается лишь естественными, техническими науками и математикой, но включает в себя также инженерно-экономические исследования, индустриальную социологию и инженерную психологию, необходимую, например, для проектирования деятельности человека-оператора в сложной технической системе.

Таким образом, сегодня проектирование уже не может опираться только на технические науки. Выход инженерной деятельности в сферу социально-технических и социально-экономических разработок привел к обособлению проектирования в самостоятельную область деятельности и трансформации его в системное проектирование, направленное на проектирование (реорганизацию) человеческой (например, управленческой) деятельности, а не только на разработку машинных компонентов. Это приводит к тому, что инженерная деятельность и проектирование меняются местами. Если традиционное инженерное проектирование входит составной частью в инженерную деятельность, то системное проектирование, напротив, может включать (если речь идет о создании новых машинных компонентов) или не включать в себя инженерную деятельность. Сфера приложения системного проектирования расширяется, оно включает в себя все сферы социальной практики (обслуживание, потребление, обучение, управление и т.д.), а не только промышленное производство. Формируется социотехническое проектирование, задачей которого становится целенаправленное изменение социально-организационных структур.

Социотехническое проектирование

Техническое изделие в социальном контексте

"Расслоение" инженерной деятельности приводит к тому, что отдельный инженер, во-первых, концентрирует свое внимание лишь на части сложной технической системы, а не на целом и, во-вторых, все более и более удаляется от непосредственного потребителя его изделия, конструируя артефакт (техническую систему) отделенным от конкретного человека, служить которому прежде всего и призван инженер. Непосредственная связь изготовителя и потребителя, характерная для ремесленной технической деятельности, нарушается. Создается иллюзия, что задача инженера - это лишь конструирование артефакта, а его внедрение в жизненную канву общества и функционирование в социальном контексте должно реализовываться автоматически.

Однако сегодня создание автомобиля - это не просто техническая разработка машины, но и создание эффективной системы обслуживания, развитие сети автомобильных дорог, скажем, скоростных трасс с особым покрытием, производство запасных частей и т.д. и т.п. Строительство электростанций, химических заводов и подобных технических систем требует не просто учета "внешней" экологической обстановки, а формулировки экологических требований как исходных для проектирования. Все это выдвигает новые требования как к инженеру и проектировщику, так и к представителям технической науки. Их влияние на природу и общество столь велико, что социальная ответственность их перед обществом неизмеримо возрастает, особенно в последнее время.

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. Это очень хорошо понимал еще в начале ХХ столетия русский инженер-механик и философ-техники П. К. Энгельмейер: "Прошло то время, когда вся деятельность инженера протекала внутри мастерских и требовала от него одних только чистых технических познаний. Начать с того, что уже сами предприятия, расширяясь, требуют от руководителя и организатора, чтобы он был не только техником, но и юристом, и экономистом, и социологом". Эта социально-экономическая направленность работы инженера становится совершенно очевидной в рамках рыночной экономики - когда инженер вынужден приспосабливать свои изделия к рынку и потребителю.

Задача современного инженерного корпуса - это не просто создание технического устройства, механизма, машины и т.п. В его функции входит и обеспечение их нормального функционирования в обществе (не только в техническом смысле), удобство обслуживания, бережное отношение к окружающей среде, наконец, благоприятное эстетическое воздействие и т.п. Мало создать техническую систему, необходимо организовать социальные условия ее внедрения и функционирования с максимальными удобствами и пользой для человека.

Отрицательный опыт разработки автоматизированных систем управления (АСУ), например, очень хорошо показывает недостаточность узкотехнического подхода к созданию сложных человеко-машинных систем. В эту сферу, по сути дела, социотехнических разработок первоначально пришли специалисты из самых разных областей науки и техники и вполне естественно привнесли с собой соответствующее видение объекта исследования и проектирования. Скажем, специалисты в области теории автоматического регулирования видели в АСУ лишь совокупность передаточных функций и определенных структурных блоков, которые надо связать. Тот факт, что АСУ - это прежде всего социально-экономическая система, в которую внедряются средства вычислительной техники, осознавался очень и очень долго. В сознании инженера витала идея о том, что хотя бы в предельном случае автоматизированная система управления должна стать автоматической. Иными словами, она должна стать полностью автоматизированной, технической системой, исключающей человека. С этим фактом, как нам кажется, связаны многие неудачи в истории разработки и внедрения АСУ. В соответствии с этой программой, все отрасли, объединения, предприятия кинулись срочно закупать вычислительную технику, еще точно не зная, как ее использовать. При этом не учитывалось, что социальный организм, в который встраивается данная техника, должен быть перестроен, иначе АСУ, вместо сокращения управленческого персонала, ради чего они и внедрялись, приводят к его увеличению. Для внедрения АСУ была необходима перестройка всей хозяйственной деятельности цеха, предприятия, отрасли, а не автоматизация рутинных процедур человеческой деятельности путем замены человека машинными компонентами. Машинные компоненты выступают в этом случае уже как подчиненные более общей и глобальной социально-экономической задаче.

Новые виды и новые проблемы проектирования

Таким образом, новое состояние в системном проектировании представляет собой проектирование систем деятельности. Здесь речь идет о социотехническом (в противовес системотехническому) проектировании, где главное внимание должно уделяться не машинным компонентам, а человеческой деятельности, ее социальным и психологическим аспектам. Однако проектировщики пользуются зачастую старыми средствами и неадекватными модельными представлениями. В чем же заключается специфика современного социотехнического проектирования и что все же позволяет называть его проектированием?

Прежде всего социотехническое проектирование характеризуется гуманитаризацией. Проектирование само становится источником формирования проектной тематики и вступает тем самым в сферу культурно-исторической деятельности. Кроме того, в качестве объекта проектирования выступает и сама сфера проектной деятельности ("проектирование проектирования"). Поэтому в нем формируется особый методический слой, направленный на выработку норм и предписаний для проектных процедур, и теоретический слой, обеспечивающий методистов знаниями об этих процедурах.

Социотехническое проектирование - это проектирование без прототипов, и поэтому оно ориентировано на реализацию идеалов, формирующихся в теоретической или методологической сферах или в культуре в целом. Его можно охарактеризовать как особое проектное движение, в которое вовлечены различные типы деятельности: производственная, социального функционирования, эксплуатационная, традиционного проектирования и т.п. В роли проектировщиков стали выступать и ученые (кибернетики, психологи, социологи). Проектирование тесно переплетается с планированием, управлением, программированием, прогнозированием и организационной деятельностью. Вовлеченные в проектное движение, они не только трансформируются сами, но и существенно модифицируют проектирование вообще. Что же в таком случае позволяет называть все это проектированием? Сфера проектирования, хотя и включает в себя в настоящее время деятельность многих видов, оставляет на первом плане конструктивные задачи, подчиняя им все остальные.

Рассмотрим основные проблемы социотехнического проектирования на примере градостроительного, эргономического проектирования, дизайна систем (художественного конструирования) и оргпроектирования.

В градостроительном проектировании особенно остро стоит задача внедрения, с которой тесно связана разработка идей "перманентного проектирования", когда отдельные стадии реализации проектов уточняются на основе опыта функционирования уже выполненных на предыдущих стадиях блоков проектируемой системы. В связи с этим возникает сложная проблема организации и реорганизации самой проектной деятельности, процесса (точнее, цикла) проектирования. Данную функцию выполняет методология проектирования (поскольку социотехническая деятельность вынуждена ориентироваться на целый комплекс наук, а не на какую-либо одну социальную и тем более техническую дисциплину). Методология проектирования практически обеспечивает связь проектирования с другими сферами (например, производством и потреблением), учитывая динамику каждой из этих сфер. Проникновение конкретно-методологических рекомендаций в канву проектировочной деятельности вообще характерно для всех видов социотехнического проектирования. Продукт социотехнической деятельности - сложную систему - нельзя пощупать как объект исследования классической технической науки или как штучное изделие, бывшее продуктом традиционной инженерной деятельности. В градостроительном проектировании жизненное пространство района или квартала, людские потоки и размещение элементов бытового обслуживания остаются вне поля зрения заказчика в момент сдачи объекта в эксплуатацию. Перед ним предстает лишь совокупность зданий, асфальтированных дорог и зеленых насаждений, и весь этот комплекс должен отвечать более или менее четким техническим и эстетическим требованиям. Однако это не означает, что последние требования существуют в реальности, а первые - нет. Напротив, недочеты авторов проекта самым непосредственным образом ощущаются жителями, влияют на их работоспособность и самочувствие. Но здесь вступают в силу социальные и психологические реалии, не регистрируемые с точки зрения традиционной инженерной позиции, которая была основана лишь на естественнонаучных знаниях и представлениях. Именно поэтому представители современных научно-технических дисциплин ищут опору в общей методологии, прежде всего в системном подходе, из которого они черпают основные понятия и представления. Однако чаще всего инженерно-технические специалисты не находят готовых интеллектуальных средств в достаточно разработанном (для решения стоящих перед ним конкретных научно-технических задач) виде и сами вынуждены становиться методологами определенного (конкретно-научного) уровня, достраивая недостающие теоретические схемы своей дисциплины.

В настоящее время в так называемом художественном конструировании определилось четкое противопоставление "штучного дизайна" (проектирования единичных промышленных изделий) и дизайна систем. Дизайн не должен лишь дополнять инженерное конструирование. Он является более развитой формой проектирования. Особенностью дизайна систем является четкое осознание его связи с предшествующей художественной культурой. Дизайнер часто обращается за поиском образов, нужных образцов, концептуальных схем к культурному наследию человечества. Например, в контексте дизайна систем исследуется генезис типологических форм культурной программы, переосмысление классицизма и романтизма не столько как исторических явлений, сколько как фундаментальных типов и моделей художественного сознания, которые программируют подходы и творческие методы в дизайне систем. Дизайн, сам являясь органической частью современной культуры, особенно рельефно подчеркивает ее проектность, которая проявляется прежде всего в том, что наличие нереализованных проектов не менее важно для социума, чем уже реализованных.

Дизайнер выполняет сразу несколько профессиональных ролей. Он, во-первых, выступает как исследователь и тогда действует в соответствии с нормами научно-теоретической деятельности. Во-вторых, ему приходится выполнять функции инженера-проектировщика и методиста, рассматривать продукт своей деятельности как особого рода проект. В-третьих, он - художник, наследующий и эстетически преобразующий все достижения предшествующей художественной культуры в целях создания нового произведения искусства. Однако он вынужден также, не отождествляя себя полностью со всеми перечисленными ролями, осознать себя как дизайнера в рамках вполне определенного профессионального сообщества. Он должен представлять объект и процесс собственной деятельности как единое целое - единую систему и целостную деятельность, как дизайн систем. Эта многоликость, и в то же время единство, профессиональных ролей приучает его мышление к внутренней диалогичности и рефлексии, к необходимости постоянно мысленно заимствовать у участников кооперации их позиции и восстанавливать их логику, разрушает традиционную для классической естественной и технической науки монологичность и монотеоретичность, стирает грани между исследованием и проектированием, собственно получением знаний и их использованием, между знанием и деятельностью. В одних случаях дизайнер выполняет лишь вспомогательные функции оформителя в группе проектировщиков, в других он играет ведущую роль, контролируя все параметры проектируемой вещи, но нередко он выполняет нечто среднее между этими двумя типами деятельности, координируя специалистов-проектировщиков. Кроме того, в сферу проектирования попадает и организация процесса проектирования. Главное своеобразие дизайна систем по сравнению с дизайном вещей состоит в том, что сама организационная ситуация становится предметом осмысления, моделирования и программирования, неотъемлемой частью объекта проектирования.

На примере эргономического и инженерно-психологического проектирования наиболее отчетливо видно, что здесь осуществляется проектирование именно человеческой деятельности (в человеко-машинных системах). Это - комплексный вид деятельности, методологической основой которой является системный подход. Задачей эргономики является разработка методов учета человеческих факторов при модернизации действующей техники и создании новой технологии, а также соответствующих условий деятельности. Весьма близким к эргономическому проектированию и по генезису, и по объекту, и по структуре, и по методам является инженерно-психологическое проектирование (они различаются лишь в дисциплинарном плане: последнее более жестко ориентировано на психологию как на базовую дисциплину). В инженерно-психологическом проектировании первоначально человеческие факторы рассматривались лишь наряду с машинными компонентами и даже как подчиненные им. В этом плане оно было вначале лишь частью системотехнического проектирования. На современном этапе развития речь идет о проектировании человеческой деятельности, в которую включены машинные средства. В настоящее время в инженерно-психологическом проектировании можно выделить три основные установки: системотехническую, инженерно-психологическую и социотехническую. В первом случае сугубо технический подход превалирует над гуманитарным. Согласно системотехнической точке зрения, машинное функционирование, индивидуальная деятельность человека и деятельность коллектива людей могут быть адекватно описаны с помощью одних и тех же схем и методов, которые создавались для описания функционирования машины. Сторонники этой точки зрения мыслят инженерно-психологическое проектирование как составную часть системотехнического проектирования, а проект деятельности оператора для них, как правило, полностью исчерпывается алгоритмом его работы, лишь с указанием на специфику человеческого компонента. В социотехническом проектировании объектом проектирования становится коллективная человеческая деятельность, поэтому оно неизбежно должно ориентироваться на социальную проблематику как на определяющую. Объектная же область инженерно-психологического проектирования ограничивается индивидуальными аспектами деятельности. Таким образом, инженерно-психологическое проектирование представляет собой промежуточный вариант между системотехническим и социотехническим проектированием.

Эргономическое же проектирование по самой своей сути является социотехническим, поскольку, наряду с психологией, физиологией, анатомией, гигиеной труда, в нем большое внимание уделяется социальным, социально-психологическим, экономическим и другим факторам. Если системотехника ориентирована, в конечном счете, на максимально возможную и разумную автоматизацию человеческой деятельности как в плане объекта системотехники (автоматизация функционирования сложных систем), так и самой системотехнической деятельности (автоматизация проектирования и конструирования), то в эргономике такой подход неприемлем принципиально. Эргономика анализирует специфические черты деятельности сложной человеко-машинной системы, а технические средства рассматриваются как включенные в нее. И если в системотехнике с определенной поправкой можно все же считать алгоритмическое описание деятельности удовлетворительным, то с точки зрения эргономики, такое описание просто не работает (является слишком грубым и приблизительным). Поэтому эргономическое описание фиксируется в виде особых концептуальных схем деятельности, которые формируются, с одной стороны, на основе систематизации методической работы (прецеденты), а с другой - на базе конкретизации представлений деятельности, развитых в системном подходе.

Оргпроектирование связано прежде всего с совершенствованием, развитием, перестройкой организационных систем управления, проектированием организаций, организационных систем управления, построением структур управления организациями, с проектированием новых структурных форм организаций и т.п. Оно неразрывно связано с системным анализом как средством рационализации управленческой деятельности. Даже традиционные работы по научной организации труда осознаются сегодня как оргпроектирование. Одним из современных направлений последнего является также проектирование организационных нововведений. Методы оргпроектирования вторгаются и в сферу системотехнической деятельности. Во-первых, объектом проектирования становятся сами проектные организации: оргпроектирование проектных организаций, выбор структуры проекта и тому подобное; во-вторых, проектирование сложных человеко-машинных систем, прежде всего автоматизированных систем управления экономикой, все чаще осознается как оргпроектирование, т.е. проектирование, точнее, реорганизация всей управленческой деятельности (системы управления в целом), где большое значение имеет не столько проектирование, сколько внедрение, подведение существующей системы управления под проект.

Из приведенных примеров видно, что социотехническое проектирование существенно отличается не только от традиционной инженерной, но и системотехнической деятельности. И хотя последняя также направлена на проектирование человеко-машинных систем, системотехническое проектирование является более формализованным и четко ориентированным главным образом на сферу производства. Социотехническое же проектирование выходит за пределы традиционной схемы "наука-инженерия-производство" и замыкается на самые разнообразные виды социальной практики (например, на обучение, обслуживание и т.д.), где классическая инженерная установка перестает действовать, а иногда имеет и отрицательное значение. Все это ведет к изменению самого содержания проектной деятельности, которое прорывает ставшие для него узкими рамки инженерной деятельности и становится самостоятельной сферой современной культуры.

Социотехническая установка современного проектирования оказывает влияние на все сферы инженерной деятельности и всю техносферу. Это выражается прежде всего в признании необходимости социальной, экологической (и аналогичных) оценки техники, в осознании громадной степени социальной ответственности инженера и проектировщика.

Проблема оценки социальных, экологических и других последствий техники

Цели современной инженерной деятельности и ее последствия

Инженер обязан прислушиваться не только к голосу ученых и технических специалистов и голосу собственной совести, но и к общественному мнению, особенно если результаты его работы могут повлиять на здоровье и образ жизни людей, затронуть памятники культуры, нарушить равновесие природной среды и т.д. Когда влияние инженерной деятельности становится глобальным, ее решения перестают быть узко профессиональным делом, становятся предметом всеобщего обсуждения, а иногда и осуждения. И хотя научно-техническая разработка остается делом специалистов, принятие решения по такого рода проектам - прерогатива общества. Никакие ссылки на экономическую, техническую и даже государственную целесообразность не могут оправдать социального, морального, психологического, экологического ущерба, который может быть следствием реализации некоторых проектов. Их открытое обсуждение, разъяснение достоинств и недостатков, конструктивная и объективная критика в широкой печати, социальная экспертиза, выдвижение альтернативных проектов и планов становятся важнейшим атрибутом современной жизни, неизбежным условием и следствием ее демократизации.

Изначальная цель инженерной деятельности - служить человеку, удовлетворению его потребностей и нужд. Однако современная техника часто употребляется во вред человеку и даже человечеству в целом. Это относится не только к использованию техники для целенаправленного уничтожения людей, но также к повседневной эксплуатации инженерно-технических устройств. Если инженер и проектировщик не предусмотрели того, что, наряду с точными экономическими и четкими техническими требованиями эксплуатации, должны быть соблюдены также и требования безопасного, бесшумного, удобного, экологичного применения инженерных устройств, то из средства служения людям техника может стать враждебной человеку и даже подвергнуть опасности само его существование на Земле. Эта особенность современной ситуации выдвигает на первый план проблему этики и социальной ответственности инженера и проектировщика перед обществом и отдельными людьми.

Проблемы негативных социальных и других последствий техники, проблемы этического самоопределения инженера возникли с самого момента появления инженерной профессии. Леонардо да Винчи, например, был обеспокоен возможным нежелательным характером своего изобретения и не захотел предать гласности идею аппарата подводного плавания - "из-за злой природы человека, который мог бы использовать его для совершения убийств на дне морском путем потопления судов вместе со всем экипажем". Еще ранее - в XV столетии - люди уже были озабочены тем, какие социальные проблемы принесет с собой новая техника. Например, в акте Кельнского городского совета (1412 г.) было записано следующее: "К нам явился Вальтер Кезингер, предлагавший построить колесо для прядения и кручения шелка. Но посоветовавшись и подумавшиѕ совет нашел, что многие в нашем городе, которые кормятся этим ремеслом, погибнут тогда. Поэтому было постановлено, что не надо строить и ставить колесо ни теперь, ни когда-либо впоследствии". Конечно, подобные решения тормозили технический и экономический прогресс, приходили в противоречие с требованиями нарождающейся рыночной экономической системы. Однако сегодня человечество находится в принципиально новой ситуации, когда невнимание к проблемам последствий внедрения новой техники и технологии может привести к необратимым негативным результатам для всей цивилизации и земной биосферы. Кроме того, мы находимся на той стадии научно-технического развития, когда такие последствия возможно и необходимо, хотя бы частично, предусмотреть и минимизировать уже на ранних стадиях разработки новой техники. Перед лицом вполне реальной экологической катастрофы, могущей быть результатом технологической деятельности человечества, необходимо переосмысление самого представления о научно-техническом и социально-экономическом прогрессе. Однако в данном разделе мы хотели бы остановиться на тех практических изменениях в структуре современной инженерной деятельности и социальных механизмах ее функционирования, которые, хотя бы частично, позволяют обществу контролировать последствия технических проектов в обозримом будущем.

Оценка современного научно-технического прогресса: конструктивные решения

Такие последствия развития атомной энергетики, как последствия чернобыльской катастрофы, не всегда возможно предсказать. Но необходимо, хотя бы пытаться это сделать по отношению к новым проектам, проводить соответствующие исследования, выслушивать мнения оппозиционеров еще до принятия окончательного решения, создать правовые механизмы, регулирующие все эти вопросы. В развитых западных странах это связано с так называемой "оценкой техники". Рассмотрим эти проблемы на примере США и ФРГ, пожалуй, наиболее передовыми в разработке этих вопросов.

В 1966 году подкомиссия Конгресса Соединенных Штатов Америки по науке, исследованию и развитию подготовила доклад о непосредственных и побочных следствиях технологических инноваций. В 1967 г. председатель этой подкомиссии представил проект закона о создании "Совета по оценке техники". Целью Совета было стимулировать дискуссию по этой важной проблематике и институализировать ее в высшем законодательном органе государства. После многочисленных дискуссий, консультаций, критики различных вариантов законопроекта 13 сентября 1972 г. президент США подписал закон об оценке техники (Technology Assessment Act). Закон, в частности, предусматривал создание Бюро по оценке техники (Office of Technology Assessment - OTA) при Конгрессе США, задачей которого стало обеспечение сенаторов и конгрессменов объективной информацией в данной области. Одновременно в самом Конгрессе был создан Совет по оценке техники (Technology Assesstment Board - TAB), в состав которого вошли 6 конгрессменов и 6 названных президентом сенаторов, причем с явным намерением создать независимый от исполнительной власти орган. Наряду с ним закон предусматривал создание Совещательного совета по оценке техники (Technology Assessment Council), в который вошли десять представителей общественности, названных TAB, и который выполняет консультационные функции. Закон 1972 года гласил: "Главной задачей Бюро должна стать выработка на ранних этапах указаний на возможные позитивные или негативные следствия технических применений, а также сбор и обеспечение дальнейшей информации, которая могла бы поддержать Конгресс в генерации и координации решений. В процессе решения этой задачи Бюро должно: (1) идентифицировать имеющие место или предвидимые следствия техники или технологических программ; (2) устанавливать, насколько это возможно, причинно-следственные отношения; (3) показать альтернативные технические методы для реализации специфических программ; (4) показать альтернативные программы для достижения требуемых целей; (5) приняться за оценку и сравнение следствий альтернативных методов и программ; (6) представить результаты законченного анализа ответственным органам законодательной власти; (7) указать области, в которых требуется дополнительное исследование или сбор данных, чтобы предоставить достаточную поддержку для оценки того, что обозначено в пунктах с (1) по (5) данного подраздела, и (8) осуществлять дополнительные родственные виды деятельности, которые определяются ответственными органами обеих палат Конгресса.

Бюро по оценке техники управляется Советом по оценке техники Конгресса и подразделяется на три оперативных отдела, каждый из которых курирует выполнение трех центральных программ:

  1. отдел энергетики, ресурсов и интернациональной безопасности, включает такие программы, как "энергетика и ресурсы"; "промышленность, технология и занятость"; "международная безопасность и торговля";
  2. отдел здравоохранения и наук о жизни, включающий такие программы, как "пищевые продукты и возобновимые ресурсы"; "здравоохранение"; "прикладная биология";
  3. отдел естествознания, информации и возобновимых ресурсов, включающий такие программы, как "информационные и коммуникационные технологии"; "океан и окружающая среда"; "естествознание, воспитание и транспорт".

В качестве одной из основных конструктивных задач OTA формулируется задача "раннее предупреждение негативных последствий техники".

В Германском Бундестаге аналогичная комиссия (Enquete-Komission "Technikfolgenabschдtzung") для оценки следствий техники и создания рамочных условий технического развития была создана в 1986 г. с акцентом на обсуждение проблем охраны окружающей среды. Позднее на основе парламентского Постановления от 16.11. 1989 г. было создано Бюро по оценке последствий техники Германского Бундестага - на базе отдела прикладного системного анализа Центра ядерных исследований Карлсруэ, в котором работает междисциплинарная группа ученых - представителей естественных, общественных и технических наук. Задача Бюро, в частности, состоит в улучшении информационной поддержки принимаемых решений и интенсификации взаимодействия между парламентом, наукой и общественными группами. Наибольший интерес для нас представляют инициативы Союза немецких инженеров (СНИ), принявшего в 1991 г. директивы "Оценка техники: понятия и основания". Последнее демонстрирует еще один важный путь влияния на повышение чувства социальной ответственности инженеров. Интересно, что инициатива исходила со стороны самого инженерного сообщества. Директивы адресованы инженерам, ученым, проектировщикам и менеджерам, т.е. людям, которые создают и определяют новое техническое развитие. Цель этого документа - способствовать общему пониманию понятий, методов и областей оценки современной техники. Если техника как совокупность артефактов и может быть квалифицирована как этически нейтральная, то в директивах СНИ предлагается расширенное понимание техники:

  • как множества ориентированных на пользу, искусственных, предметных формаций (артефактов или предметных систем);
  • как множества человеческих деятельностей и направлений, в которых эти предметные системы возникают;
  • как множества человеческих деятельностей, в которых эти предметные системы используются.

Директивы, таким образом, предполагают, что техническая деятельность всегда содержит как необходимую компоненту оценку техники и не все, что технически осуществимо, должно быть обязательно создано. Таким образом, согласно вновь формулируемой теории оценки технической деятельности, техника не является ценностно нейтральной и должна удовлетворять целому ряду ценностных требований - не только технической функциональности, но и критериям экономичности, улучшения жизненного уровня, безопасности, здоровья людей, качества окружающей природной и социальной среды и т.п. Наконец, в директивах СНИ дается следующее определение оценке техники:

"Оценка техники означает планомерное, систематическое, организованное мероприятие, которое анализирует состояние техники и возможности ее развития; оценивает непосредственные и опосредованные технические, хозяйственные, в плане здоровья, экологические, гуманные, социальные и другие следствия этой техники и возможные альтернативы; высказывает суждение на основе определенных целей и ценностей или требует дальнейших удовлетворяющих этим ценностям разработок; вырабатывает для этого деятельностные и созидательные возможности, чтобы могли быть созданы условия для принятия обоснованных решений и в случае их принятия соответствующими институтами для реализации".

Таким образом, оценка техники становится сегодня составной частью инженерной деятельности. Вероятно, следовало бы говорить о социальной оценке техники, но в таком случае не фиксируются такие важные аспекты, как например, экологический. Иногда оценку техники называют также социально-гуманитарной (социально-экономической, социально-экологической и т.п.) экспертизой технических проектов. Оценка техники, или оценка последствий техники, является междисциплинарной задачей и требует, несомненно, подготовки специалистов широкого профиля, обладающих не только научно-техническими и естественнонаучными, но и социально-гуманитарными знаниями. Однако это не означает, что ответственность отдельного рядового инженера при этом уменьшается - напротив, коллективная деятельность должна сочетаться с индивидуальной ответственностью. А такая ответственность означает необходимость развития самосознания всех инженеров в плане осознания необходимости социальной, экологической и т.п. оценки техники.

Еще в начале нашего столетия русский инженер и философ техники П. К. Энгельмейер писал: "Инженеры часто и справедливо жалуются на то, что другие сферы не хотят признавать за ними то важное значение, которое должно по праву принадлежать инженеруѕ... Но готовы ли сами инженеры для такой работы?.. инженеры по недостатку общего умственного развития, сами ничего не знают и знать не хотят о культурном значении своей профессии и считают за бесполезную трату времени рассуждения об этих вещахѕ... Отсюда возникает задача перед самими инженерами: внутри собственной среды повысить умственное развитие и проникнуться на основании исторических и социологических данных всею важностию своей профессии в современном государстве".

Эти слова не потеряли актуальности и сегодня.

СодержаниеДальше

наверх страницынаверх страницы на верх страницы









Заказать работу



© Библиотека учебной и научной литературы, 2012-2016 Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования