книги / Философские проблемы науки и техники

сферой деятельности оно стало после разделения труда между «чертежником» и «изготовителем» и выступило как некоторая «научная» подготовка конструкторской разработки. Первоначально такая подготовка имела относительно стереотипный характер, но постепенно на первый план вышло проектирование в его подлинном смысле – не репродукция техники, а применение научных знаний для ее изобретения. Технический объект создавался по проекту, в котором уже решены все основные вопросы. Для проектирования характерны определенные логика и возможности, не достижимые вне этой деятельности. Так, проектирование может совмещать и примирять противоположные или несовпадающие требования к объекту; разрабатывать отдельные планы

иподсистемы объекта, не обращаясь определенное время к другим планам и подсистемам; описывать независимо друг от друга вид, функции и строение объекта и затем совмещать их; разрабатывать различные варианты изделия и его подсистем, сравнивать

иоценивать эти варианты; вносить в объект свои ценности.

Одно из условий эффективности проектирования – возможность в ходе его не обращаться к создаваемому в материале объекту,

киспытанию его свойств и характеристик на практике. Эта фундаментальная особенность проектирования обеспечивается с помощью знаний, в которых уже установлены, зафиксированы как основные, обращающиеся в проектировании функции и конструкции. Подобные знания обычно устанавливаются в технических науках. Если же эти науки «отстают», то проектировщик должен обратиться

кспециалистам-практикам.

Вотношении традиционного проектирования можно сформулировать следующие принципы:

a) принцип независимости (материальная реализация проекта не меняет природу и ее законы);

б) принцип реализуемости (по проекту в существующем производстве можно изготовить соответствующую вещь, сооружение, здание);

21

в) принцип соответствия (в проектируемом объекте можно выделить и описать процессы функционирования и морфологические единицы и поставить их в соответствие друг другу; то же справедливо и в отношении функций и конструкций);

г) принцип завершенности (хотя почти любой проект может быть улучшен во многих отношениях, т.е. оптимизирован, тем не менее он удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к нему заказчиком);

д) принцип оптимальности (проектировщик всегда стремится к оптимальным решениям).

На современном этапе научно-технического прогресса в проектированиипоявляются новые тенденции.

Прежде всего, они связаны с компьютеризацией производства и прямым проникновением в инженерную деятельность математических абстракций и методов. Это постепенный процесс, начинающийся, как правило, с использования простейших математических теорий, с массового применения стандартных программ, входящих в обязательное инженерное образование. Специальность «программист» превратилась в массовую профессию. Резко выросла численность звена математиков средней квалификации, производственная деятельность которых заключается в использовании уже отработанных в данной области математических моделей и алгоритмов. Математика словно стала частью технологии производства; развитие прикладной математики одновременно может рассматриваться и как развитие технологии. Математик, манипулирующий через ЭВМ работой станков, близок по характеру результата деятельности к оператору, производящему сварку конструкций во вредных средах с помощью робота-манипулятора. Основной путь вторжения математики в технологию происходит через ЭВМ. Первое очевидное преимущество ЭВМ по сравнению с другими вычислительными устройствами с человеком – высокая скорость счета – породило принципиально новую сферу деятельности – управление быстропротекающими производственными процессами в реальном времени. Объединение прибора или аппа-

22

рата с компьютером является сегодня распространенным приемом

впроектировании устройств с принципиально новыми свойствами и возможностями. В одних случаях применение ЭВМ позволяет улучшить работу существовавшего прибора, в других – создает качественно новый прибор. Кроме того, в ряде передовых отраслей промышленности время разработки, запуска в производство и снятия с производства настолько сократилось, что соответствующий поток проектной и технической информации может быть реально управляемым только с помощью ЭВМ. Это привело к созданию систем автоматизированного проектирования (САПР). Сейчас понятие «САПР» значительно расширилось и означает автоматизацию любых репродуктивных, нетворческих процессов в проектировании, отнимавших ранее основное время (расчет элементов конструкции, описание стандартных деталей, изготовление чертежей и проектной документации). ПодСАПР понимаетсячеловеко-машинная система,

вкоторой человек берет на себя функции целеуказания, выбора критериев оптимальности, окончательный выбор возможных вариантов конструкции, а компьютер – разработку отдельных моделей с заданными функциональными и конструктивными параметрами на основе типовых программ. Тем самым увеличивается значимость именно творческих элементов в труде инженера-проектировщика. Современные САПР должны быть центрами коллективного пользования, банком данных и программ; должны давать возможность проектировщикуанализировать и синтезировать конструкцию в режиме диалога. Кроме того, центральной частью этих систем являются имитационные системы, позволяющие проектировщику увидеть плоды своих трудов. Неформальные моменты при этом учитываются как опыт отдельных конструкторов, как различные эвристические процедуры, как методы экспертных оценок. Создание САПР – иллюстрация положительной обратной связи, которая существует между ЭВМ и технологией. С одной стороны, применение ЭВМ

впроизводстве и проектировании открывает новые возможности для технологии, а с другой – потребности создания более совершенных ЭВМстимулируютразвитие технологии.

23

Другая тенденция состоит в том, что проектирование приобретает системный характер. Оно начинает заниматься не столько исследованием характеристик оборудования, сколько определением путей и средств оптимального взаимодействия человека и техники. При проектировании новой техники необходимо заранее и как можно более полно учитывать возможности и особенности людей, которые будут ею пользоваться. Кроме того, создание новых машин и разработка новых технологических процессов формируют новую среду для человека. Иногда эта среда представляет собой сочетание естественных и искусственных условий, иногда полностью является искусственной. Поэтому, когда создается новая машина, речь должна идти не просто о машине как таковой, а о системе «человек – машина – производственная среда». Практика проектирования больших систем показала, что оно распадается на три стадии: макропроектирование – выбор и организация функций и структуры системы в целом; микропроектирование – выбор и проектирование физических единиц оборудования, т.е. компонентов системы; проектирование окружающей среды. Здесь характерно движение от общих функциональных представлений к выбору процессов, реализующих эти функциональные свойства. Такое проектирование сложных человеко-машинных систем имеет ряд особенностей. Во-первых, оно становится эволюционным системным проектированием, так как не прекращается после создания системы. Во-вторых, в связи с тем что время создания системы становится со временем ее устаревания, проект должен предусматривать будущие модификации системы. В-третьих, поскольку большинство параметров будущей системы не задается точно, а лишь предсказывается с определенной вероятностью, то появляется необходимость предусмотреть особую деятельность, направленную на корректировку проектных решений в процессе отладки. В-четвертых, деятельность по использованию и деятельность по созданию и совершенствованию таких систем являются слитыми, неразрывно связанными с самими системами. Можно также отметить большую роль принципа упрощения в проектировании иерар-

24

хических больших технических систем, причем упрощение складывается не стихийно, как результат ограниченности человеческого ума, а вносится сознательно и при этом возникает задача разработки все более строгой логикиупрощения задачи.

Еще одна важная тенденция в развитии проектирования заключается в его выходе за пределы традиционной схемы «наука – инженерия – производство». Главное внимание начинает уделяться социальным и психологическим аспектам человеческой деятельности, т.е. проектирование становится социотехническим. Оно подходит к создаваемым техническим структурам как к органическому элементу сложного социального целого. Однако технические науки не содержат общественных критериев целесообразности осуществления того или иного проекта. Какие технические замыслы должны быть реализованы, а какие технические проекты необходимо запретить, эти проблемы решаются общественными теориями. Здесь уже неприменимо большинство упомянутых выше принципов традиционного проектирования. Социотехническое проектирование замыкается на самые разнообразные виды социальной практики, где «классическая» инженерная установка перестает действовать. Методологи проектирования считают, что проектировать можно все: город, предметную среду, науку, управление, поведение людей, системы деятельности и даже само проектирование. Все это ведет к изменению содержания проектирования, которое прорывает ставшие узкими рамки инженерной деятельности и становится самостоятельной сферой современной культуры. Существует точка зрения, что проектность – это типологически особое, структурно определенное состояние культуры, и в этом смысле она существовала всегда, а статус основной функции культуры приобрела еще в эпоху Возрождения. При этом генезис технического проектирования прослеживается от ведения бухгалтерских книг, изобретательство и конструирование считаются формами проектирования, а в современных условиях усматривается формирование нового стиля проектной деятельности – дизайн-программ.

25

Эти явления выходят за рамки данного рассмотрения проектирования в технике. Однако, поскольку потребности его развития в значительной степени зависят от возможности переноса тех или иных методов и средств из более развитых отраслей проектирования в менее развитые, целесообразно упомянуть об уточнении представления о проектировании вообще. Есть некоторые конкретные высказывания, например, что проектирование – это способ бытия свободы знающего человека или что оно выполняет в технических науках прогностическую функцию, имманентную любому научному знанию. При наиболее общем подходе можно остановиться на точке зрения, согласно которой проектирование есть познание, рассматриваемое «с другой стороны». Действительно, в чем разница между познанием и проектированием? Можно сказать, что познание имеет продуктом знание, проектирование – проект. Но это почти тавтология, так как сразу возникает новый вопрос: какая разница между знанием и проектом? Можно сказать, что знание может быть истинным или ложным, а проект не является ни истинным, ни ложным. Он является, скажем, хорошим или плохим, реализуемым или нереализуемым. Такая форма обсуждения предполагает с самого начала, что есть два различных объекта – проект и знание. Но объект – один. Он только различным образом рассматривается и осознается. Есть некоторый X, который можно назвать описанием. Если мы его рассматриваем с точки зрения истины/лжи, то он является знанием, а если с точки зрения реализуемости/нереализуемости, то он выступает как проект. Все зависит от точки зрения. Всегда, когда наука применяется в сфере практической деятельности, она так или иначе сталкивается с системой ценностных установок. Между практическим действием и теоретическим знанием лежит ценность. И вот тогда мы имеем дело уже с проектированием.

Роль прикладной науки и технических наук. Наряду с ин-

женерной деятельностью в качестве звена в связях науки и производства выделяется (внутри науки) область исследований, названных прикладными.

26

Прикладная наука имеет следующие источники. Во-первых, может оказаться, что явление, которое исследует «чистая» наука, можно использовать на практике (своего рода инверсивный объект), и поэтому возникает возможность рассмотреть его подробнее, что не имеет смысла в рамках «чистой» науки, так как она занимается только общими закономерностями. Во-вторых, в процессе эмпирических попыток улучшить практическое использование некоторого явления может неожиданно выясниться, что «чистая» наука занималась уже чем-то похожим и, следовательно, что-нибудь можно позаимствовать. В-третьих, решающий шаг состоит в том, что если «чистая» наука может пригодиться на практике, то пробуем идти с другого конца – считаем, что есть конкретное природное явление и некоторые самые общие мысли или желания как-нибудь это явление использовать. Тогда будем его специально и пока «чисто теоретически» изучать и выясним, можно ли такое использование организовать. Важно, что сами по себе «чистая» наука и практика к этому не придут, так как «чистой» науке такое исследование неинтересно в силу очень частного характера явления, а практике неинтересно, так как никаких реальных предложений по использованию пока нет. Эти обстоятельства и обеспечивают прикладной науке самостоятельное существование. Поэтому основной ее характеристикой можно считать не степень проникновения в суть явления, а особые мотивы выбора объекта изучения. Наиболее ярко это проявляется, например, в том, что понятия прикладной науки часто включают признаки, отражающие лишь «отрезки» (рабочие диапазоны) качественных и количественных свойств объектов, которые оказываются существенными для эффективного выполнения назначения соответствующихтехническихустройств.

Результатом прикладного исследования являются рецепты и рекомендации для инженеров (и, возможно, новые идеи для «чистой» науки). Это – максимум, так как такое исследование имеет все еще слишком общий характер.

Следующей ступенью на пути к производству являются конкретные технические науки. Техническая наука также имеет свои

27

источники. Во-первых, возникает необходимость упорядочить и классифицировать результаты, понятия и общие схемы, полученные прикладной наукой в конкретной области. Первоначально это происходит в связи с обучением, так как отделение технической дисциплины от области прикладных исследований выражается, в частности, в создании собственной системы воспроизводства и подготовки кадров. Во-вторых, та же задача стоит и в отношении чисто эмпирического материала, полученного из практики, помимо науки. Происходит осмысление и придание четкого вида многовековому опыту техники. Таким путем формировались, например, материаловедение, кораблестроение. И до сих пор многие приемы изготовления и эксплуатации техники не имеют теоретического обоснования. И, в-третьих, требуется доведение имеющихся результатов до максимальной степени возможности практического использования, за которой уже начинается метод проб и ошибок. Такое доведение требует сверхдетального (и поэтому часто «сверхфеноменологического») исследования отдельных явлений, за которое прикладная наука не берется из-за отсутствия теоретических схем, а практика – из-за предпочтения втаких случаяхэмпирическогоподбора.

Из такого понимания технических наук вытекают следующие их особенности. Знания технических наук – это знания о методах решения конструктивных задач, знания о том, каким способом можно что-то сделать (это знания о том «как», а не о том «что»). Поэтому «идеальным объектам» технической теории обязательно должен соответствовать класс гипотетических инженерных объектов. Каждая техническая наука – это прежде всего теория конструктивных процессов в той или иной области техники; наряду с конструктивно-техническими и технологическими знаниями она включает также практико-методические знания, т.е. знания, имеющие характер предписаний для создания технических объектов. Что касается формирования теорий в технической науке, то можно заметить, что оно связано с формулировкой так называемой технической идеи. В составе технической идеи можно выделить две принципиально различные части. Первая

28

часть образована теоретическими и эмпирическими описаниями. Совокупность этих описаний задает более или менее конкретный образ технического объекта. Вторая часть несет социальное содержание, указывающее на область возможной реализации идеи. Процесс создания технической теории приобретает свои особенности в зависимости от того, при обосновании какого вида технических идей он реализуется. При обосновании идеи объекта, не имеющего аналогов среди существующих в практике технических устройств, формирование проблематики теории происходит в ходе анализа особенностей работы этого объекта. При обосновании идеи объекта, аналогичного по функциональному назначению существующим в практике устройствам, первоочередной задачей является представление объекта в качестве элемента того класса устройств, к которому он отнесен в содержании идеи. В развитой технической теории можно выделить следующие типы описания технического объекта: естественно-научное, функ- ционально-техническое и структурно-морфологическое.

В историческом развитии технических наук отмечаются три периода, каждый из которых связывается с определенным «циклом» знаний. В первый период (конец XVIII – конец XIX в.) происходит формирование технических наук. Внутри этого периода можно выделить два этапа, на каждом из которых в основном складывается отдельный замкнутый цикл знаний. Первоначально (конец XVIII – середина XIX в.) на базе технических разделов классической механики образовался механический цикл (строительная механика, гидравлика, механика машин). С середины XIX в. началось формирование энергетического цикла. Во второй период (первая половина XX в.) произошло интенсиональное обобщение эмпирического материала. Начали складываться новые циклы знания. Сначала сложился химико-физический цикл технологического знания (металлургия, прокатка), затем химический цикл (технология вяжущих веществ, технология стекла, нефтехимия). В физико-энергетическом цикле появились радиотехника, техника связи. К середине XX в. стала складываться как

29

наука механическая технология (различные способы обработки металлов резанием, ковка, штамповка). Перед технической наукой встала задача разработать и обосновать принципы управления точностью и надежностью технологических процессов, т.е. свойствами этих процессов, диапазон проявления которых носит случайный характер. Для управления случайными явлениями техническая наука взяла на вооружение методы теории вероятностей и математической статистики. Исторически вероятностные идеи впервые проникли в технические науки через радиотехнику и технику связи. В третьем периоде (вторая половина XX в.) происходит интегральное обобщение эмпирического материала. В этом периоде в преобразованном виде сохраняются сложившиеся ранее циклы и имеет место образование нового знания. Во-первых, возникают новые дисциплины в старых циклах, где идет процесс сращивания знания. В механическом цикле появились адгезийная теория трения, теория ползучести; в физико-энергетическом – атомная энергетика, техническая голография; в химико-техно- логическом – технология искусственного волокна, жидких кристаллов, металлокерамики. Во-вторых, продолжается формирование новых циклов на стыках старых. На базе кристаллографии, ядерной и квантовой физики, физической химии окончательно сложился материаловедческий цикл (металловедение, конструкционные материалы, текстильное материаловедение), связавший энергетический цикл с химико-технологическим. На основе медицины, биологии, физиологии, органической химии, радиационной химии, а также новых разделов механики твердого тела и газодинамики начал складываться (новый) технико-биологический цикл. Самый важный цикл – кибернетический (системотехника, теория управления, теория связи, теория распознавания образов) – возник на базе общей кибернетики, теории систем, теории информации, теории программирования.

Современный этап в развитии технических наук связан с упоминавшейся «экспансией» проектирования и, как следствие, с возникновением неклассических, переходных технических наук.

30