Средневековые ремесленники
и архитекторы тоже могли пользоваться
и действительно пользовались чертежами
и математическими пропорциями,
но они выполняли тогда иную функцию.
Между языками ремесла и современного
проектирования, в структуру которого
действительно входит наука, есть принципиальная
разница. Пропорция для античного
и средневекового мастера была не
научным или даже не эстетическим
средством, а живой методикой
делания вещи, начиная с выбора
материала, всей технологической последовательности
выполнения работ и кончая определением
строя вещи в целом и каждой
ее части. Когда современный архитектор,
желая придать фасаду здания эстетичый
вид, расчерчивает его по так называемому
"золотому сечению", то это совсем
иной научно-рациональный подход, чем
это было в прошлом. Не следует забывать,
что сегодня техническое черчение — это
воплощенная наука, применение начертательной
и проективной геометрии к решению практических
задач машиностроения, строительства
и т. д. Одним из создателей этого графического
языка инженеров был французский инженер
и ученый Гаспар Монж.
Монж был математиком
и инженером одновременно. Он одним
из первых понял и создал строго
научную, математически точную систему
графических изображений для
нужд техники. В этом смысле он был
продолжателем учения о перспективе
художников-инженеров эпохи Возрождения.
Но Монж пошел дальше их, сделав язык
чертежа, с одной стороны, более
строгим и научным, а с другой - пригодным
для решения практических инженерных
задач [2, с. 103]. Очень скоро техническое
черчение стало центральным пунктом инженерного
образования, графическим языком инженеров.
В других отраслях техники и технической
науки также сложились свои особые графические
средства для выражения инженерных идей,
хотя и не всегда тесно связанные с геометрией,
как, например, электрические схемы в электротехнике
и радиотехнике.
Таким образом, на протяжении
веков сформировались три особенности
инженерного мышления - художественная,
техническая (практическая) и научная.
И хотя инженеры более охотно рисуют
чертежи и схемы, а ученые пишут
формулы и тексты (статьи, учебники),
современное инженерное мышление глубоко
научно. И чертеж, и схема, эти
языки инженера, насквозь пронизаны
наукой, прежде всего математикой.
Научная картина мира, вырабатывавшаяся
на протяжении XVII-XVIII столетий, только
в XIX в. начала медленно входить в
повседневный обиход рядового инженера.
В XVIII в. галилеева экспериментальная математизированная
наука так и не дошла еще до всех «уголков»
практической инженерной деятельности,
продолжавшейся оставаться инженерным
искусством. Подлинное проникновение
науки в сферу инженерной деятельности
и промышленности начинается лишь с развитием
машинного производства.
4. Возникновение профессии
инженера.
Первые инженеры появляются
в эпоху Возрождения. Они формируются
из среды ученых, обратившихся к
технике, или ремесленников, приобщившихся
к науке. Именно в это время
на историческую арену выходит фигура
«техника-специалиста», одним из основных
занятий которого является выполнение
гражданских и военных технических
сооружений. Первые инженеры - это одновременно
художники-архитекторы, математики, врачи,
алхимики, естествоиспытатели и изобретатели.
Таковыми были Леонардо да Винчи, Батиста
Альберти, Никколо Тарталья, Джироламо
Кардано и другие. Тогда не было ни одного
крупного человека, который бы не совершил
далеких путешествий, не говорил бы на
четырех или пяти языках, не блистал бы
в нескольких областях творчества. Леонардо
да Винчи был не только великим художником,
но и знаменитым математиком, механиком
и инженером. Он считается изобретателем
парашюта и первым человеком, создавшим
эскиз прообраза вертолета. Альберт Дюрер
был живописцем, гравером, скульптором,
архитектором и создателем систем фортификаций.
Быстрое развитие государственности
и торговли стимулировало совершенствование
военного дела, прежде всего укреплений
и артиллерии, строительства гидротехнических
и архитектурных сооружений. Совершенствование
артиллерии и фортификации было
жизненно необходимо для существования
самостоятельных городов-республик
Италии: от точности и дальнобойности
их орудий зависела и их
независимость. Одним словом инженеры-консультанты
везде были нужны и высоко
ценились королями, герцогами и
горожанами. В молодые годы Леонардо
да Винчи, нанимаясь к герцогу
миланскому Лодовико Моро, писал в своем
письме к нему, что умеет делать легко
переносимые и наводимые мосты, штурмовые
лестницы, тайные подкопы, спускать воду
из рвов осажденных городов, мортиры, катапульты
и огнеметы оригинальной конструкции
с превосходной баллистикой, а также знает
способы нападения на неприятельские
корабли без их повреждения выстрелами
и т.д. Кроме того, пишет да Винчи, в мирное
время он может с любым соперничать в постройке
зданий и гидросооружений, скульптуре
и живописи.
Список инженерных изобретений
и возможных работ, предлагаемых
в письме Леонардо, не является пустой
похвальбой, или не выполнимой инженерной
фантазией, хотя и неизвестно, что
именно он успел воплотить в действительности.
В процессе своей жизни он реализовал
некоторые из них. Что же касается
не реализованных проектов, то в
его записках содержатся подробные
описания и рисунки, из которых
можно уже понять, как можно
воплотить их в конкретных сооружениях
и устройствах. Эти записи являются
своеобразными эскизными проектами.
Само существование нереализованных
проектов наряду с реализованными -
первый признак проектной культуры, в
которую вступило человечество в эпоху
Возрождения. Для инженеров этой эпохи
характерно стремление не делать свои
достижения недосягаемыми - достоянием
узкого круга мастеров данного ремесленного
цеха, а совершенствовать уже существующие
образцы, улучшать их, вносить изменения
и делать всеобщим достоянием, обнародовать,
опубликовать их под своим именем, которое
эти изобретения, в свою очередь, могут
прославить. Теперь хитроумные архимедовы
машины стали создаваться многими и повсеместно.
Им не просто удивляются, теперь они нужны,
труд по их созданию оплачивается и есть
многочисленные их заказчики и потребители.
Начиная с эпохи Возрождения,
появляется большое количество инженеров
отстаивающих свои авторские права
и положение в обществе. Заново
переоткрываются, но уже с именем, многие
известные в древности изобретения, например
порох, который давно применялся китайцами.
Этот процесс обусловлен тем, что средневековые
изобретатели, чтобы обеспечить распространение
своего нововведения, часто скрывали свое
авторство, приписывая его какому-либо
авторитету. Теперь же клеймо Мастера
становится значимым, а сам он - личностью.
Изменяется социальный статус мастера
и отношение к нему общества. Это хорошо
видно на примере русского пушечного мастера
Андрея Чохова.
Андрей Чохов всю жизнь
проработал на Московском Пушечном Дворе
- крупном ремесленно-промышленном
предприятии Руси того времени. Россия
крупно преуспела ко времени Ивана
Грозного в этом искусстве. Крупные
литые орудия становились именными
и выпускались с личным клеймом
мастера. Например, на одном из них
отчеканено: «Божею милостию Иван, царь
и великий князь, государь всея Руси. Пищаль
Волк. Делан в лето 7085. Делал Андрей Чохов».
Социальный статус такого
Мастера был относительно высок.
На Пушечном Дворе все мастеровые
люди не платили налогов, им регулярно
выдавалось жалованье, выделялось жилье.
А сам Чохов получал денежное
жалование даже больше чем глава Пушечного
приказа. Жаловал его царь и отдельно по
выполнению крупных работ [3, с. 70].
В эпоху Возрождения сформировывается
особое отношение к Инженеру не просто
как к технику или ремесленнику.
Он теперь Творец. В центре мироздания
становится Человек, созданный отчасти
божественным, он является высшим творением
бога и ему подчинены все другие
создания. А художник-инженер из
рядового члена ремесленного цеха превращается
в придворного «князя» искусств,
во всеми ценимого творца, носителя
божественного таланта, владеющим
великим даром, равного в искусстве
самом богу.
5. Инженерная деятельность
в эпоху машинного производства.
Со становлением машинного
производства происходит дифференциация
инженерной деятельности, которая на
первых этапах включает в себя лишь
изобретательство, конструирование
и технологию производства. С возникновением
технических наук к ним добавляются
еще инженерные исследования и проектирование.
Конструктор изменяет приемы
своей работы в зависимости от
каждого конкретного случая, но они
не выходят за пределы конструктивных
вариантов и представляют собой
применение известных, уже выработанных
искусственных приемов и простых
стандартных расчетов. Поэтому его
задача заключается в том, чтобы
произвести такое видоизменение, чтобы
получилась лишь новая конструкция,
а не новое изобретение. Прогресс
в технике как раз и заключается
в том, что нововведение усваивается
и переходит из разряда изобретений
в разряд конструкций. Конструкторская
деятельность становится особенно необходимой
с развитием серийного и массового
производства технических изделий.
Проектирование же занимает промежуточное
положение между изобретением и
конструированием и более тесно
связано с научной деятельностью.
Полный цикл инженерной деятельности
включает изобретательство, конструирование,
проектирование, инженерное исследование,
технология и организация производства,
эксплуатация и оценка техники, а
завершает этот процесс ликвидация
устаревшей или вышедшей из строя
техники.
Изобретательство. Изобретательская
деятельность, как правило, начинает
цикл инженерной работы. В изобретательской
деятельности на основании научных
знаний и технических достижений
заново создаются новые принципы
действия, способы реализации этих
принципов или конструкции инженерных
устройств и систем или же их отдельных
компонентов. Сложности в изготовлении,
конструировании и техническом
обслуживании существующих технических
систем, а также необходимость
создавать принципиально новые
инженерные устройства и системы
стимулируют производство особого
продукта — изобретений, авторство
на которые закрепляется в виде патентов.
Они имеют широкую сферу применения,
выходящую за пределы единичного
акта инженерной деятельности, и используются
при конструировании и изготовлении новых
технических систем или усовершенствовании
старого оборудования.
Вот как, например,
в своих записках характеризует
суть такой деятельности академик
Борис Николаевич Юрьев, разработчик
и исследователь вертолетной
техники: «Основные этапы изобретательской
работы. Изобретения возникают лишь
в результате долгой и систематической
работы. Вдохновение, озарение и
т. п. приходят лишь тогда,
когда для них уже создан
солидный фундамент.
Обычно работа по изобретательству
состоит из следующих четырех
этапов:
1. Четкая постановка задачи.
Правильно поставить задачу - это
часто означает решить ее наполовину.
2. Анализ задачи. Разложение
ее на составляющие элементы.
Теория. Часть элементов окажется
известной. Неизвестное встает
более ясно.
3. Комбинаторика (творчество).
Классификация решений и заполнения
пустых классов. Аналогии. Смелые
скачки мысли. Фантазии. Теория
и наивыгоднейшие соотношения. Чем
смелее, тем лучше!
4. Критический фильтр. Строгая
проверка п. 3. Проверка новизны,
целесообразности и пользы. Чем
строже, придирчивее, тем лучше»
Изобретение, по мнению Б. Н.
Юрьева, - это открытие новых методов
использования явлений природы
для удовлетворения нужд человека,
его потребностей наиболее рациональным
или экономичным способом. И далее:
«Пути изобретательства.
Зарождение идеи.
1. От явления к применению.
Узнав о каком-нибудь явлении
или открыв его, нужно попытаться
приложить его к практическим
целям. Списки не использованных
еще явлений природы.
2. От применения (задания)
к явлению. Наметив практическую
задачу, пытаться решить, подбирая
подходящие физические явления.
Списки неудовлетворенных технических
потребностей или удовлетворенных,
но плохо.
3. Подражание природе.
4. Дикие фантазии с последующим
отбором. Неожиданные решения,
делание наоборот. Рассуждения по
аналогии.
5. Научные исследования
вопроса и нахождение оптимальных
величин (максимума, минимума, экстремума,
вариационные задачи и т. д.).
Сначала - перевод задания на
математический язык. Анализ формул.
Практические выводы.
6. Комбинирование известного
для получения нового эффекта»*
Конструирование. Инженерная
деятельность направлена на создание
нового, а не на слепое копирование
имеющихся образцов, как это было
свойственно ремесленной практике.
Однако только сформулировать идею еще
недостаточно. Идея изобретателя, даже
воплощенная в виде опытного образца,
требует работы целой армии конструкторов,
меняющих детали и их расположение,
упрощающих конструкцию и т.д. Результатом
конструкторской деятельности является
готовая конструкция технического
устройства или системы, материализуемая
затем в процессе изготовления. Эта
конструкция, как правило, состоит
из определенным образом связанных стандартных
элементов, выпускаемых промышленностью.
Если каких-либо элементов не достает
или их параметры не соответствуют требованиям
конструктора, они изобретаются и проектируются
заново. Для целей массового производства
и варьирования технических характеристик
по требованию заказчиков на этой стадии
проводятся дополнительные инженерные
расчеты и учет ряда таких требований,
как простота и экономичность изготовления,
удобство использования, соблюдение определенных
габаритов и возможность применения стандартных
или уже имеющихся конструктивных элементов.
Конструктор рассчитывает конкретные
конструктивно-технические характеристики
создаваемого устройства, учитывающие
специфические условия его изготовления
на данном производстве. Конструктор создает
новые типы машин, имеющие общее устройство,
но различающиеся характером отдельных
деталей, их расположением, материалом
и другими конструктивными особенностями.