Инженерная деятельность. Ее место и отношение с научным и рабочим видами деятельности

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Северо-Казахстанский государственный  университет

им. М.Козыбаева

Факультет инженерно-технический

Кафедра «Транспорт и машиностроение»

РЕФЕРАТ

На тему: Инженерная деятельность. Ее место и отношение с научным и рабочим видами деятельности.

Выполнил: студент гр. ССМ-10

Бекмурзин Д.С

Проверила: препод. каф.ТиМ

Баранова С.С

Петропавловск, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Появление  инженерной деятельности 4

2 Специфика инженерной деятельности 8

3 Цели современной  инженерной деятельности и ее  последствия 15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16

Список использованной литературы 17

ВВЕДЕНИЕ

В XVI-XVII веках идеи инженерии и развития техники на основе инженерной деятельности были всего лишь замыслом и воплощались в отдельных практических образцах. Но по мере развития новой науки и инженерии, индустриального производства, целиком опирающегося на инженерию и проектирование, облик нового технического мира становится все более ощутимым. Среди источников и детерминантов, определяющих функционирование и развитие техники, важное место занимает научно-инженерная картина мира, сложившаяся в конце XIX начале XX веков. Картина мира представляет собой образ той действительности, из которой, как непосредственно данной, исходит специалист.

Научно-инженерная картина  мира включает в себя некий сценарий. Существует природа, мыслимая в виде бесконечных процессов, энергий. Ученые описывают в естественных науках законы природы и строят соответствующие  теории. Опираясь на эти законы и  теории, инженер изобретает, конструирует, проектирует инженерные изделия: машины, механизмы, сооружения. Массовое производство, опираясь на инженерию, производит вещи, продукты, необходимые человеку и обществу. В начале этого цикла стоят ученый и инженер - творцы вещей, в конце - их потребители. В соответствии с традиционной научно-инженерной картиной мира считается, что познание и инженерная деятельность не влияют на природу, из законов которой инженер исходит, что техника как результат инженерной деятельности не влияет на человека, поскольку является созданным им средством, что потребности естественно растут, расширяются и всегда могут быть удовлетворены научно-инженерным путем.

Слово инженер произошло от латинского слова ingenium - хитромный, остроумный, изобретательный. Словом инженер стали называть создателей некоторых военных машин во втором веке, а впоследствии - творцов всяких хитроумных устройств. Возникновение инженерной деятельности как одного из важнейших видов трудовой деятельности связано с появлением мануфактурного и машинного производства. В средние века инженерная деятельность в современном понимании ещё не существовала, а была, скорее техническая деятельность, органически связанная с ремесленной организацией производства.

Становление инженерной деятельности, реальности и научно-инженерной картины  мира не было бы столь успешным, если бы инженерная деятельность не оказалась эффективной. Если Гюйгенс сумел создать инженерным способом часы, то сегодня таким способом создаются здания, самолеты, автомобили и бесконечное количество других необходимых человеку вещей. По сути, самолет есть сложная техническая система, но, например, еще сложнее АЭС, ускорители или космические комплексы. Во всех этих случаях инженерный подход к решению проблем демонстрирует свою эффективность.

1 Появление инженерной деятельности

Как профессия инженерная деятельность связана с регулярным применением научных знаний в  технической практике. Она формируется, начиная с эпохи Возрождения. На первых порах ценностные ориентации этой деятельности ещё тесно связаны  с ценностями ремесленной технической  практики (например, непосредственный контакт с потребителем, ученичество  в процессе осуществления самой  этой деятельности). Ориентация на применение науки, хотя и начинает выдвигаться  на первый план, но в неявном виде, а пока лишь как предельная установка. Именно в эпоху Возрождения появляются первые импровизированные инженеры. Они формируются в среде ученых, обратившихся в технике или ремесленников-самоучек, обратившихся к науке. Решая технические задачи, первые инженеры и изобретатели обращаются за помощью к математике и механике, из которых заимствуют знания и методы для проведения инженерных расчетов. Первые инженеры – это одновременно художники - архитекторы, консультанты - инженеры по фортификационным сооружениям, артиллерии и гражданскому строительству, алхимии и врачи, математики, естествоиспытатели и изобретатели. Таковые, например: Леон Батиста Альберти, Леонардо да Винчи, Никколо Тарталья, Джироламо Кардано, Джон Непер и другие.

В эпоху Возрождения Фрэнсис Бэкон выдвинул знаменитое положение: «Знание – сила», обладателем этого знания был инженер. 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 приспособлением 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 Чек был убит из арбалета: для врага его изобретения были страшнее, чем наступление целого войска. Он был характерной фигурой для того времени, хотя, возможно, не самым выдающимся инженером.

Двойственная ориентация инженера - с одной стороны, на научные исследования естественных, природных явлений, а с другой, - на производство, или воспроизводство своего замысла целенаправленной деятельностью человека – творца заставляет его взглянуть на своё 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 её 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, с превращением инженерной профессии в массовую возникает необходимость систематического научного образования инженеров. Именно появление высших технических школ знаменует следующий важный этап в развитии инженерной деятельности. Одной из первых школ такого рода была Парижская политехническая школа, основанная в 1794 году, 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 стали выполнять не только учебные, но и исследовательские функции в сфере инженерной деятельности, чем способствовали развитию технических наук. Инженерное образование с тех пор играет существенную роль в развитии техники.

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

С течение времени структура  инженерной деятельности усложнялась. Классическая инженерная деятельность включала в себя изобретательство, конструирование и организацию изготовления технических систем, а также инженерные исследования и проектирование.

Изобретательская деятельность, основываясь на научных знаниях  и технических изобретениях, состоит  в создании новых принципов действия, способов реализации этих принципов, конструкции  технических систем или отдельных их компонентов. Сложность в изготовлении, конструировании и техническом обслуживании, а также необходимость создания технических систем, компоненты которых принципиально отличны от существующих, стимулируют производство особого продукта, объективированного в виде патентов, авторских свидетельств, изобретений. Изобретения 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 изобретательской деятельности продемонстрировали многие 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 осуществляла движение центра тяжести маятника по циклоиде - так, чтобы время его качания не зависело от величины размаха. Ньютон изобрел телескоп совершенно новой конструкции. Для создания отражательного телескопа Ньютон придумал способ полировки металлической поверхности, занялся поисками и нашел подходящие сплавы для зеркала. Всю свою жизнь уделял большое внимание конструкторско - изобретательскому творчеству Альберт Эйнштейн. Его можно считать одним из изобретателей магнитодинамического насоса для перекачки жидких металлов, холодильных машин, гигроскопических компасов, автоматической фотокамеры, электрометров, слухового аппарата. На счету у Эйнштейна было около двадцати оригинальных патентов. 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 развитой технической  науки всякое изобретательство 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 совокупность определенным образом связанных стандартных элементов, выпускаемых промышленностью или изобретенных заново, и таким образом является общей для целого класса изделий производства. 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.

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 развития инженерной деятельности эти знания становится предметом обобщения в науке. Первоначально вся инженерная деятельность была ориентирована на использование лишь естественнонаучных знаний. Поэтому в естественных науках формируются особые разделы, ориентированные на обслуживание инженерной практики. Появляются специалисты в области прикладных исследований и технических наук, задача которых состояла в обслуживании инженерной деятельности.

В настоящее время существует множество областей технической  науки, относящихся к различным  сферам инженерной деятельности. Для  этого в технических науках развиты  особые теоретические принципы, построены  специфические идеальные объекты, разработан оригинальный математический аппарат. С развитием технических наук изменилась и сама инженерная деятельность. В ней постепенно выделились новые направления, тесно связанные с научной деятельностью, но не сводимые к ней, а именно проработка общей идеи, замысла, создаваемой системы, изделия, сооружения, устройства.

2 Специфика инженерной деятельности

Беспрецедентный характер нынешней мировой  ситуации заключается в том, что  до сих пор человечество было господином творения на земле в том смысле, что ни силы природы, ни кто-либо из людей не мог уничтожить или даже прервать человеческий прогресс. Человечество издавна знало кризисы, вызывавшиеся стихийными силами природы: землетрясения, наводнения, засухи, эпидемии. Однако кризисы эти порождались внешними для человека причинами, и он сам был лишь их жертвой. Кризисы же, с которыми пришлось столкнуться современному человеку, являются уже результатом деятельности самого человека. Эти кризисы имеют антропогенный и социальный характер. Человечество ныне находится на таком рубеже своей истории, когда от него самого зависит решение поистине гамлетовского вопроса: «Быть или не быть?»

Все это требует углубления самосознания как всего общества, так и каждой личности, и в особенности самосознания людей, непосредственно связанных с развитием науки и техники, в том числе инженеров. 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 ориентации в культуре XX века.

Целесообразно рассмотреть три основные этапа развития инженерной деятельности и проектирования:

1) классическая инженерная деятельность;

2) системотехническая деятельность;

3) социотехническое проектирование.

Известный историк науки М.А. Гуковский писал «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 двойственная ориентация инженера, с одной стороны, на научные исследования естественных явлений, а с другой, на производство своего замысла целенаправленной деятельностью - заставляет его взглянуть  на свое изделие иначе, чем ремесленник  и ученый - естествоиспытатель. Инженер, как и ученый - экспериментатор, оперирует идеализированными представлениями о природных объектах, но первый использует эти знания 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 ХVIII - ХIХ веках возникает необходимость несистематического научного образования инженеров. Именно появление высших технических школ знаменует следующий важный этап в развитии инженерной деятельности. Одной из первых таких школ была Парижская политехническая школа, основанная в 1794 году. Эти школы выполняли и исследовательские функции, что способствовало развитию технических наук. Инженерное образование стало играть существенную роль в развитии техники.

Для современной инженерной деятельности характерна глубокая дифференциация по различным отраслям и функциям, повлекшая  за собой разделение на ряд взаимосвязанных  видов деятельности. На первых этапах инженерная деятельность была ориентирована  на применение знаний естественных наук преимущественно физики, а также математики, и включала в себя:

• изобретательство;
• конструирование опытного образца;
• разработку технологии изготовления новой технической системы.

 Инженерная деятельность, первоначально  выполняемая изобретателями, конструкторами  и технологами, тесно связана  с технической деятельностью выполняемой на производстве техниками, мастерами и рабочими, которая становится исполнительской по отношению к инженерной деятельности. Связь между этими двумя видами деятельности осуществляется с помощью чертежей. Для подготовки чертежников, к примеру, в России предназначалось основанное в 1825 году Строгановское училище технического рисования.

Итак, классическая инженерная деятельность включала в себя изобретательство, конструирование и организацию  изготовления технических систем, а  также инженерные исследования и  проектирование. 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. Она производит особый продукт, объективированный в виде патентов, авторских свидетельств, изобретений используемых в качестве исходного материала при конструировании и изготовлении технических систем.

В условиях развитой технической науки  изобретение основывается на тщательных инженерных исследованиях и сопровождается ими, возникает и необходимость  его специальной проектно - конструкторской подготовки.

Конструирование представляет собой  разработку конструкции технической  системы, которая затем материализуется  в процессе ее изготовления на производстве. Конструкция - это связанные стандартные  элементы, выпускаемые промышленностью  или изобретенные заново, она является общей для 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 заключаются в организации производства класса изделий. Например: организация электротехнической промышленности и разработке технологии изготовления определенной конструкции технической системы. Нередко крупные инженеры сочетают эти три функции в своей деятельности, но в целом эти функции в современном производстве разделены.

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. 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.

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. Постепенно в естественных науках формируются особые разделы, специально ориентированные на обслуживание инженерной практики, появляются специалисты  в области прикладных исследований и технических наук, задача которых - обслуживание инженерной деятельности. Технические науки и соответствующие им сферы инженерной деятельности не тождественны.

В технических науках развиты особые теоретические принципы, построены  специфические идеальные объекты, введены новые научные законы, разработан оригинальный математический и понятийный аппарат. В них, наряду с доказательством теорем и построением  теоретических систем, важное место занимают описания расчетов и приборов и различные методические рекомендации. Специфика технической науки - в использовании ее результатов для конструирования технических систем, эти результаты, как правило, опосредствованы инженерными исследованиями.

Проектирование как особый вид  инженерной деятельности формируется  в начале XX века и связано первоначально с деятельностью чертежников, необходимостью особого графического изображения замысла инженера для его передачи исполнителям на производстве. Однако постепенно эта деятельность связывается с научно - техническими расчетами на чертеже основных параметров будущей технической системы, ее предварительным исследованием. Внутреннее проектирование связано с созданием рабочих чертежей технического и рабочего проектов, служащих основными документами для изготовления технического изделия на производстве. Внешнее проектирование направлено на проработку общей идеи технической системы и ее исследование.

Для проектировочной деятельности исходным является социальный заказ (потребность  в создании определенных объектов), ее продукт выражается в особой знаковой форме: в виде текстов, чертежей, графиков, расчетов, моделей в памяти ЭВМ. 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.

Специализация в инженерной деятельности привела к необходимости ее теоретического описания в целях обучения и для  осуществления автоматизации процесса проектирования и конструирования. Обособление проектирования во второй половине XX века привело к кризису традиционного инженерного мышления, ориентированного на приложение знаний лишь естественных и технических наук и создание относительно простых технических систем. Изменился не только объект инженерной деятельности им становится человеко - машинная система, вместо машины и устройства, но и сама она превратилась в сложную, требующую организации и управления, то есть нарастал процесс интеграции инженерной деятельности. Для осуществления интеграции потребовались особые специалисты такие как инженеры - системотехники.

Системотехническая деятельность включает в себя различные виды инженерных разработок и научных исследований, осуществляется различными группами специалистов, занимающихся разработкой отдельных подсистем в нее вовлечены многие отраслевые и академические институты, кроме того, для ее реализации требуется группа особых специалистов - координаторов (главный конструктор, руководитель темы, главный специалист проекта, руководитель научно - тематического отдела). Подготовка таких специалистов требует осмысления методов описания самой системотехнической деятельности, среди которых можно выделить три основных:

• членение системотехнической деятельности по объекту (этапы разработки системы);
• описание, последовательности фаз и операций системотехнической деятельности;
• анализ ее с точки зрения кооперации работ специалистов.

Членение системотехнической деятельности по объекту связано с последовательной конкретизацией моделей сложной  технической системы. Системотехническая деятельность может рассматриваться  как процесс синтеза функциональной модели системы и ее преобразования в структурную модель или ее реализации. Каждый этап выражается определенными средствами символического и графического представления системы. Функциональная модель воспроизводит протекание в реальной системе субстанции (например, информации), в этой роли могут использоваться алгебраические модели. Структурные модели делятся на диаграммы протекания субстанции (показывающие последовательность операций) и блок - схемы (в них даны формы субстанции на входах одного и выходах другого элемента). При членении системотехнической деятельности в соответствии со структурой технической системы обычно выделяют следующие ее этапы: внешнее макропроектирование, внутреннее микропроектирование и проектирование окружающей среды, связанное с формулировкой целей системы, разбивка системы на подсистемы, проектирование подсистем, изучение их взаимодействия и интеграция системы.

Второй способ описания системотехнической деятельности состоит в выделении  в ней последовательности фаз, а  в них - цепи действий или обобщенных операций, что соответствует разбивке деятельности с точки зрения временной  организации работ, параллельной и  последовательной связи между ними. Он используется для синхронной организации и установления алгоритма разработки системы, а также для автоматизации проектирования. Обычно системотехническая деятельность распадается на следующие шесть фаз:

1. подготовка технического задания (предпроектная стадия);
2. разработка эскизного проекта;
3. изготовление;
4. внедрение;
5. эксплуатация;
6. оценка.

Иногда добавляется еще одна фаза - ликвидация. На каждой фазе выполняется одинаковая последовательность обобщенных операций: анализ проблемной ситуации, оценка и выбор альтернатив, моделирование, корректировка и реализация решения.

Системотехническая деятельность представляет собой комплексный  вид деятельности, включающий большое  число исполнителей и функций, поэтому  возникает необходимость в ее организации. Можно выделить горизонтальную и вертикальную структуры этой деятельности, первая соответствует типам компонентов и аспектов системы (создание машины, разработка экономических, организационных и социальных аспектов системы), вторая - общей последовательности работ (инженерное исследование, изобретательство, проектирование, конструирование, изготовление и внедрение, эксплуатация). Важнейшими ее компонентами выступают также методологическая деятельность и научно-техническая координация.

В настоящее время проектирование уже не может опираться лишь 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 человеческой (например, управленческой) деятельности, а не только на разработку машинных компонентов. Системное проектирование 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, а главное внимание уделяется  не машинным компонентам, а социальным и психологическим аспектам человеческой деятельности.

Социотехническое проектирование характеризуется гуманитаризацией. Оно становится источником формирования проектной тематики, вступая в сферу культурно-исторической деятельности. Кроме того, оно делает себя объектом проектирования, вырабатывая нормы и предписания для проектных процедур и знания об этих процедурах (метапроектирование). Социотехническое проектирование осуществляется без прототипов, оно ориентировано на реализации идеалов (теоретических, методологических и общекультурных). В роли проектировщиков стали выступать и ученые (кибернетики, психологи, социологи). Проектирование тесно переплелось с планированием, управлением, программированием, прогнозированием и организационной деятельностью, однако на первом плане остаются конструктивные задачи, подчиняя себе все остальные. Стремительно развиваются все новые виды социотехнического проектирования: градостроительное, эргономическое, дизайн систем (художественное конструирование).

Социотехническое проектирование выходит за пределы традиционной схемы наука - инженерия - производство и соприкасается с различными видами социальной практики, 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.