Инженерная деятельность

Фактически сформулированное Архимедом основное уравнение плавучести нашло практическое применение только в XVII в. Тогда (в 1666 г.) английский корабельный  инженер А. Дин «предсказал» углубление корабля до спуска его на воду. Он был настолько уверен в своей  правоте, что приказал еще на стапеле  вырезать во внешней обшивке корпуса  отверстия пушечных портов, которые  после спуска корабля на воду возвышались  над ее поверхностью на расстоянии, которое было заранее вычислено  строителем.

Как видно на примере Архимеда, в период античности можно говорить лишь об отдельных «образцах» инженерной деятельности. Архимеда нельзя назвать  инженером в современном смысле этого слова. Архимед опередил свое время, и его потомки склоняют голову перед его светлым гением.

Сегодня кажется обычным  требовать от науки прикладных результатов. Да и сама современная наука без  технической практики просто не мыслима. Однако такое соотношение науки  и практики существовало не всегда.

Прикладные исследования, направленные на специальное исследование техники, по существу, отсутствовали, как  и многочисленные сегодня технические  науки. В них тогда просто не было необходимости. Кроме того, рабский  труд не способствовал развитию техники  и целенаправленному приложению к ней техники. Свободный же ремесленник  был заинтересован в высоком  качестве производимой им продукции. В  античности ремесленное производство - это прежде всего художественное производство. Оно не ориентировалось  на науку, хотя и использовало научные  знания. Различные механические изобретения  служили лишь демонстрацией мощи научного знания. Но повсеместного  применения в ремесленном производстве они не находили. Поэтому и не возникла в тот период профессиональная инженерная деятельность, без которой  немыслим современный инженер, а  сами изобретения зачастую служили  лишь украшением частных библиотек.

2. Техническая деятельность в Европе Х-XII в.

В это время в Европе зарождаются одни из первых профессиональных ремесленных структур - цехи. В момент своего зарождения цехи были прогрессивны. Они формировались как корпорации свободных ремесленников, занимающихся одним и тем же ремеслом. Каждый цех имел свой статут, в котором строго регламентировали тип и качество используемого материала, вид приспособлений и орудий труда, количество и качество выпускаемых изделий, поведение его членов и многое другое. При этом велся строгий надзор за выполнением предписаний этих статутов. Обычно статут начинался примерно так: «Тот кто хочет и знает ремесло может стать мастером с условием того, чтобы он работал согласно обычаям цеха, которые таковы: …». Далее следовал ряд запретов типа: «запрещается вырабатывать в неделю больше 110 кож», «переманивать друг у друга работников, предлагая им большее количество денег», «покупать больше сырья чем требуется без ведома старосты цеха» и т.д.

 Правила вступления  в цех были строго регламентированы: крупный денежный взнос, происхождение и др. Кроме того, необходимо было пройти испытание - теоретический экзамен и изготовить образцовое произведение, шедевр. К тому же переход из одного цеха в другой был затруднен, а часто просто невозможен. Строгая регламентация сопровождала каждого его члена от вступления в цех и до момента смерти.

Будучи в момент зарождения прогрессивными, постепенно цехи стали тормозом в развитии технической деятельности и ремесленного производства. Жесткая регламентация ремесленной технической деятельности,  слабая специализация ремесел внутри цехов, ограниченность рынков сбыта, отсутствие стимулов, заставляющих удешевлять и увеличивать выпуск изделий, не заинтересованность в развитии технической базы определяли тогда отношение к технике. Боясь конкуренции, цехи были противниками всяких новшеств и изобретений, которые воспринимались ими как нечто «отвратительное» и нарушающее их привилегии. Выдвигались даже запреты на использование не только самих изобретений, но и изделий изготовленных с их помощью, а изобретателей преследовали. В конце средних веков цеховая организация промышленности приходит в противоречия с новыми потребностями производства, рассчитанного на широкий рынок. Однако, не смотря на все это, у средневековых ремесленников были качества, которых часто не достает современному инженеру - озабоченность нуждами потребителя, ориентация не на усредненного, а на конкретного потребителя, стремление держать высокую марку цеха.

3. 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.

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.

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»

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.   

 Конструкторская деятельность  становится необходимой именно  с развитием серийного и массового  машинного производства технических  изделий и заключается в создании, испытании и отработке опытных  образцов различных вариантов  будущего инженерного объекта,  выборе из них наиболее оптимального  с точки зрения заказчика варианта  и разработке технической документации - руководства для изготовления его на производстве. За конструктором остается расчет конструктивно-технических и технологических параметров технического устройства, разработка же технологии изготовления - задача уже другого специалиста - инженера-технолога. Однако это не снимает с конструктора ответственности за создание технологичной конструкции. Конструктор должен быть хорошо знаком со всеми процессами изготовления и обработки проектируемых машин, сооружений или вообще всяких изделий. Без такого знакомства он может сконструировать детали, которые вообще невозможно изготовить или обработать либо которые окажутся неудобными, дорогими и чрезмерно долгими в изготовлении.

Технология и  организация производства. В результате конструирования рождается чертеж готовой технической машины или системы, который является посредником для передачи идеи изобретателя и описания конструкции, разработанной инженером-конструктором, не только исполнителю-рабочему, но и инженеру-технологу, который руководит изготовлением деталей и их сборкой. Исходным материалом этого вида инженерной деятельности являются материальные ресурсы, из которых создается изделие, а продуктом - готовое технически устройство и руководство к его эксплуатации. Функция инженера в данном случае заключается в организации производства конкретной типа изделия и разработка технологии изготовления определений конструкции этого изделия, а также, если это необходимо, орудий машин для его изготовления или отдельных его частей. Разработка и усовершенствование новой технологии в той или иной отрасли промышленности связана сегодня с научными исследованиями, например новых материалов, и созданием нового наукоемкого технологического оборудования.

Часто крупные инженеры сочетают в одном лице и изобретателя и  конструктора, и технолога, выполняя функции организатора производства какого-либо типа изделий промышленности. Однако современное разделение труда  в сфере инженерной деятельности неизбежно ведет к специализации  инженеров, работающих в научной  следовательских институтах, конструкторских  бюро, на заводах и фабриках преимущественно  либо в области инженерного исследований либо конструирования, либо организации  производства и технологи изготовления определенного типа технических  систем. Такого рода разделение труда  наметилось уже на первых заводах, хотя первые их создатели и руководители совмещали в своей деятельности почти все эти позиции одновременно. Однако в конце XIX в. на них уже действовал более четкий принцип разделения инженерного труда, выделяются в самостоятельные подразделения техническая дирекция, конструкторское бюро, мастерские и технический надзор за исполнением заказов. Инженер в мастерских уже ничего не изготавливает сам, как нередко случалось раньше, а лишь руководит сборкой по чертежам, полученным от инженеров-конструкторов, имея в распоряжении мастеров и старших рабочих. В дальнейшем ни изобретательская, ни конструкторская, ни технологическая инженерная деятельность не обходятся без тщательного научно-технического исследования.

Эксплуатация, оценка функционирования и ликвидация. В настоящее время в сферу инженерной деятельности попадает и эксплуатация технических систем, то есть операторская деятельность, и их техническое обслуживание. Для выполнения этих функций по отношению к сложным техническим, например компьютерным, системам требуется достаточно высокая инженерная квалификация. В процессе эксплуатации технической системы проводится также оценка ее функционирования, что весьма важно для постоянного совершенствования и разработки новых таких систем.