Павлов И.Н. Инженер по направлению подготовки Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий. Введение в специальность

Подождите немного. Документ загружается.

- цикл ЕН – общие математические и естественнонаучные

дисциплины,

- цикл ОПД – общепрофессиональные дисциплины;

- цикл ДС – дисциплины специальности, включая дисциплины

специализаций;

- ФТД – факультативы.

1.5 Научные и инженерные основы технологии

Инженер – лицо, получившее законченное высшее техническое

образование по определенной специальности. Обязанности инженера

многообразны: он и руководит производственными участками на

промышленных предприятиях, транспорте, строительстве и в других

отраслях народного хозяйства, и работает в конструкторских и

технологических бюро, в научно-исследовательских учреждениях, и

занимается вопросами планирования, экономики в организации

производства. Как правило, работа инженера непосредственно связана

со сферой материального производства.

Инженер, с одной стороны, – это лицо, создающее проекты

будущих технических систем или процессы их эксплуатации, ремонта,

ликвидации, модернизации по воле заказчика (под заказчиком

понимается субъект, инициировавший начало работы инженера в

достижении какой-либо цели). Заказчиком может быть организация,

физическое лицо, общество в целом, сам инженер и т.п. В своей

деятельности инженер стремится к достижению пользы для заказчика.

При этом он использует свои знания, умения и понимание для

достижения этой

цели.

С другой стороны, многие полагают, что большинство решений

инженер находит, стоя у чертежной доски. Это далеко не так. Большую

часть своего времени инженер наводит справки, знакомится с

литературой, изучает требования, обменивается мнениями, подбирает

сотрудников. Поэтому умение поддерживать хорошие отношения с

людьми и успешно сотрудничать с ними играет большую роль в работе

инженера.

Важную часть работы инженера составляют определение и

оценка новых технических задач (праксеология). Инженер должен

определить, как люди будут применять разработанные им приборы

(психология). Он обязан также предвидеть тот эффект, который

вызовет появление в продаже нового технического средства

(маркетинг). Таким образом, деятельность инженера в большой

степени зависит от нужд общества (социология), признания полезности

его изобретений и того, как эти изобретения помогают людям (история

техники). Эта заинтересованность вместе с экономической стороной

деятельности инженера делают его работу не столь уже сугубо

технической, как предполагают непосвящённые.

Существует мнение, будто инженер большую часть своего

времени делает то, чем обычно занимается техник или механик, или

даже лаборант. Инженеру чаще приходится мыслить абстрактно,

обдумывать факты, вычислять и сопоставлять и реже иметь дело с

конкретными приборами. Более того, макет разработанного инженером

прибора собирают техники, так что даже в этом случае инженеру не

всегда удаётся «поработать руками».

Таким образом, инженер имеет дело не с техническими

системами (устройствами и технологическими процессами), а с их

описаниями. Он преобразует эти описания от неясных требований

заказчика к чётким и однозначным, например, чертежам. При этом он

использует наработанные в инженерном деле процедуры инженерной

деятельности в соответствии с принятым регламентом.

Соответствующее понимание сложилось издавна. Недостатком

вышеприведенного изложения является его расплывчатость, ссылка на

личный опыт, типа «так делается». Поэтому для практических целей

оценки качества инженера, оценки эффекта обучения студента и т.п.

целесообразно использовать концепцию портрета инженера,

включающую в себя профессиональный портрет, т.е. знания-умения-

понимание, необходимые инженеру; деловые качества (воля, умение

держать удар, чувство ответственности), вырабатываемые в процессе

профессиональной деятельности инженера, и ценности, определяющие

в конечном счёте ориентацию инженера.

Профессиональный портрет инженера автоматически задает

требования к системе обучения, на его базе составляется картина

инженерного образования.

Определенный объём знаний, определенные умения,

определённую точку зрения инженеров используют для разработки

способов превращения запасов Вселенной (материалов, энергии и т.п.)

с помощью физических приборов, устройств и процессов в формы,

удовлетворяющие потребности людей.

Инженер (с точки зрения производства) должен уметь

эксплуатировать, ремонтировать, проектировать и ликвидировать

технологические процессы и устройства. Для чего он должен уметь

ставить задачи, находить задачи, прогнозировать, изобретать и

принимать решения по технике, по внедрению техники. Для этого он

должен знать корпус наук (технических, естественных, общественных),

методы упомянутых умений, способы смены схем деятельности, в т.ч.

познавательной, среду существования техники (жизнь и культуру

общества, историю общества, экономики, техники), понимать место

своей работы и её последствия, проявляемые как в полезных функциях

созданных им ТС, так и в нежелательных эффектах.

Предприятиям нужны профессионалы, способные примениться к

смене профиля предприятия, воссоздать его заново, запустить или

модернизировать изделие. Поэтому необходим инженер умелый, в то

время как вузы выпускают инженера знающего. Инженер должен знать

науки, уметь изобретать, конструировать, эксплуатировать, внедрять,

понимать ход событий в промышленности и на рынке, своё место,

свою ответственность. А посему будущего инженера надо учить

наукам и инженерному делу.

Традиционно основным смыслом инженерной деятельности

считается проектирование, создание технических систем (ТС).

Вузовская подготовка обеспечивает будущего инженера знанием

необходимых дисциплин и исходными умениями конструирования и

расчетов будущих устройств, техпроцессов. Принято считать, что

становление инженера происходит на практике, на производстве,

поэтому в ряде стран и считается, что вуз должен давать диплом

специалиста, а звание инженера присваивается по рекомендации

коллег, по опыту работы. Тем не менее, эта, казалось бы, отработанная

схема подготовки не удовлетворяет практику – предприятия, фирмы

ждут специалистов с опытом работы, а опыт нарабатывается со

временем. Дело в том, что остается за бортом собственно разработка и

постановка продукции на производство, включающая в себя работы

по созданию, обеспечению производства продукции и обеспечению его

применения. Еще менее подготовлен выпускник к

эксплуатационным, ремонтным и ликвидационным работам и

работам по элиминации факторов расплаты, которыми приходится

«платить» за полезную функцию разработки. В последнее время

значимость работ по снижению издержек производства и т.п., и шире –

по допроектному и проектно-производственному снижению факторов

расплаты (брак, аварии, загрязнение окружающей среды) стала

превалировать над значимостью собственно проектирования.

За рубежом в квалификации инженера ценятся знания и навыки

по обеспечению связей производства с рынком (экономика, маркетинг,

психология, социология). И если в принципе пока ещё инженер может

обойтись традиционными методами проектирования и создания

техники (без способов снижения факторов расплаты, что доказывается

наличным ходом научно-технического прогресса), то в будущем

инженер без владения методами элиминации факторов расплаты будет

беспомощен. Отсюда способы элиминации факторов расплаты вкупе с

изобретательством (ТРИЗ) оказываются ядром подготовки инженера,

нацеленной на достижение полезного эффекта с неуклонно

снижающимися факторами расплаты.

Вторым важным свойством инженера оказывается способность

обеспечить своему изделию достойное место в обществе, на рынке.

Даже только при проектировании инженеру необходимы все его

способности.

Аппарат, которым инженер пользуется при решении задач,

схематически показан на рисунке 1.1, где перечислены те качества,

которые инженер должен приобрести, чтобы приносить пользу

обществу. Чем глубже будущий инженер овладел основами знаний

своей специальности, приобрел опыт и мастерство, выработал

собственную точку зрения, тем эффективнее будет его работа.

Инженер должен быть знаком не только с физикой и химией, но и с

общественными науками и биологией.

Молодой инженер, только что вышедший из стен втуза,

наверняка не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к

квалифицированному инженеру. Однако опыт и постоянное

самосовершенствование делают свое дело, а приобретенные знания

помогут ускорить процесс становления инженера. Заметим, что

приобретение опыта и становление мировоззрения инженера –

процессы длительные. Для этого потребуется немало времени и труда.

Зато их также трудно потерять. Более того, специальные технические и

научные знания могут устареть, так как наука все время идет вперед, а

инженер может не успеть за ее достижениями. Однако ни время, ни

перемена рода деятельности не могут умалить ценности однажды

приобретенного опыта и твердой точки зрения. Широту и важность

этих двух свойств инженера трудно переоценить.

Инженер – это профессия. Человек этой профессии создает

приборы, устройства и процессы, применяемые для таких превращений

материалов, энергии и человеческих возможностей, которые

удовлетворяют нужды общества. Некоторые задачи, над которыми

трудятся инженеры, показаны на рисунке 1.2.

Фактические

знания

Квалификация Собственная

точка зрения

1. Измерения.

2. Моделирование.

3. Математика.

4. Способы

отображения (схемы,

чертежи и т.д.).

5. Сопоставление

заключений.

Постановка

экспертизы.

6. Умение

эффективно работать

с людьми.

7. Общение

1. Естественные

и технические

науки.

2. Инженерная

технология.

3. Науки об

обществе и

человеке.

4. Прочие

области знаний

Объективность.

Умение спрашивать.

Профессиональный

подход.

Отсутствие

ограничений

взглядов.

Творческая

неудовлетворенност

ь.

Чувство долга

Используются в процессе решения задач, стоящих перед

инженером

Рисунок 1.1 – Способности инженера

В процессе своей деятельности инженер:

– взаимодействует с заказчиком с целью получения возможно

более полной картины того, чем же является предлагаемая ему задача;

– контактирует с потенциальными пользователями будущего

изделия, системы с целью выяснить, как будет принята его работа

обществом, каково её будущее и что можно сделать, чтобы оно было

благоприятным;

– передаёт своим коллегам техдокументацию, необходимую им

для разработки частей ТС;

– передаёт рабочим техдокументацию на изготовление;

– ведёт авторский надзор за изготовлением;

– передаёт заказчику (а по необходимости и потенциальному

потребителю) эксплуатационную документацию.

Во всех этих ситуациях инженер в той или иной мере должен

(а иногда вынужден) доказывать, почему дело должно обстоять именно

так, что изделие не принесёт ущерба и т.д.

Нерегулируемое

течение реки

Водохранилище,

используемое для

производства

электроэнергии

Плотина

Сахарный

тростник

Сахар

Сахарный

завод

Тепло

Практическое

применение

Ракетный

двигатель

Зерно,

вода

Хлебобулочные

изделия

Производство

Руда

Сталь

Система

переработки

Рисунок 1.2 – Типовые задачи преобразования природных

запасов, которые решает инженер

Чтобы описать в конкретике, что такое инженер, надо описать,

что такое его деятельность – что такое инженерное дело и каков его

профессиональный портрет.

1.5.1 Инженерное дело

Инженерное дело [engineering as all spheres of engineers activities =

an engineering activities] обычно понимают как деятельность по

созданию техники. Инженерное дело – это деятельность инженера по

принесению пользы «здесь и теперь» путём создания, использования

(эксплуатации), модернизации и ликвидации техники средствами

инженерного дела, в частности, методами изобретательства и

конструирования.

Современное инженерное дело исторически развилось на основе

двух достижений, которые в течение ряда веков не имели общих точек

соприкосновения. Одним из этих достижений было постепенное

совершенствование специалистов, посвятивших себя созданию

приборов, устройств и технологических процессов, приносящих пользу

человеку. Другое историческое достижение – быстрый рост за

последние столетия объема научных знаний.

Издавна человек создавал устройства, с помощью которых он мог

заставить природу работать на себя. Так, от ковыряния земли палкой

человек пришел к созданию сохи, потом изобрел плуг для

возделывания почвы; изобрел топор, чтобы превратить дерево в

удобный строительный материал; ветряк, чтобы использовать силу

ветра для выполнения полезной работы; паровую машину для

превращения энергии в механическую работу; мельницу, чтобы

превратить зерно в муку.

Классические инженеры строили мосты, создавали машины и

другие сооружения, основываясь на собственном опыте и опыте,

накопленном другими, на здравом смысле, эксперименте и

изобретательности. Часто эти инженеры древности знали, что нужно

делать, но не имели представления о теории, лежащей в основе того

или иного прибора. Законы природы в древние времена были мало

известны инженерам.

В таком виде инженерное дело существовало много столетий,

накапливая практические знания. В эпоху Возрождения уровень

инженерного дела значительно возрос, но даже когда была изобретена

паровая машина, инженеры основывались главным образом на

эмпирических знаниях и очень мало на данных науки. Эволюция

паровой машины показывает состояние инженерного дела в те

времена. Паровая машина, запатентованная в 1769 г. Джеймсом

Уаттом, была результатом постоянных совершенствований машины,

созданной впервые Томасом Севери в 1700 г. Эволюция машины Уатта

также отмечена серией изобретений, предложенных людьми, которые

очень мало знали научные основы, лежавшие в основе их изобретений.

Они ничего не знали о молекулярном строении, количественных

отношениях между температурой и давлением, теории теплообмена и

многом другом.

Современные инженеры знакомы со строением вещества,

электромагнитными явлениями, взаимодействием химических

элементов, законами движения и многим другим. Многие законы

физики, которых не знал Уатт, создавая свою паровую машину, сейчас

известны учащимся средней школы. Глубокое понимание законов

природы привело к значительным переменам в инженерном деле.

Задачи, которые решает современный инженер, часто те же, что и

классические, но использование науки при решении задач сейчас

настолько широко, что одной из главных особенностей современного

инженера стал личный подход к решению инженерных задач.

Инженеру по-прежнему необходимы изобретательность, собственное

мнение и интуиция.

1.5.2 Роль инженерного дела

То, что создали инженеры, колоссально влияет на ход истории:

оружие изменяло ход битв, промышленная революция изменяла

отношения между государствами, новые виды транспорта и связи

улучшили контакты между народами. Роль инженерного дела в

формировании современной цивилизации так велика, что последняя

без него немыслима. Попробуйте представить себе, что случится, если

все генераторы, насосы, моторы, транспорт и другие инженерные

сооружения вдруг перестанут работать. Мы считаем само собой

разумеющимся, что нас снабжают продуктами питания, водой, теплом,

электроэнергией, средствами связи и транспорта. Мы используем

многочисленные службы, созданные инженерами, облегчающие нашу

повседневную жизнь, приобретаем продукты, изготовляемые

предприятиями пищевой промышленности и доставляемые

магазинами.

Инженерное дело имеет огромное значение и в деле

национальной безопасности. Военное превосходство уже не состоит в

обучении населения военному делу и накоплении оружия всех видов.

Теперь это соревнование техники. Преимущество на стороне той

нации, которая идет на шаг впереди в разработке новых видов оружия.

Это преимущество в огромной мере зависит от уровня развития

инженерного дела. При разработке планов обороны страны обращают

особое внимание на инженерные ресурсы нации, потому что

безопасность нации и ее инженерный уровень идут рука об руку.

Очень велико влияние инженерного дела и на благосостояние

населения. Экономическая деятельность способствует улучшению

старых товаров и производству новых, например, вычислительных

машин, являющихся основой всей современной промышленности.

Улучшение методов производства и распределения позволяет сделать

товары доступными широким слоям населения.

Для того чтобы применить научное открытие в повседневной

жизни, инженеры должны использовать это открытие в устройстве,

практически и экономически выгодном для общества, изыскать способ

экономичного производства этого устройства и, наконец, предложить

способы его применения для удовлетворения разнообразных нужд

людей.

Общество нуждается в инженерах, которые находят способы

прикладного применения достижений науки. После того как открытие

сделано, инженеры работают над созданием устройств, использующих

практические возможности этого открытия. Благодаря деятельности

инженеров человечество получает пользу от научных исследований.

1.5.3 Различие между наукой и инженерным делом

Работу ученого и инженера отличают повседневная деятельность

каждого и конечный результат их работы (знания одного и проект

прибора, сооружения или совершенствования технологического

процесса другого).

Наука – область знаний, объясняющих человеку явления природы

и взаимосвязь между ними, например, материя–энергия–жизнь.

Ученые стремятся расширить эти знания. Они трудятся для того, чтобы

изучать, объяснять и классифицировать явления природы. В поисках

новых знаний ученый принимает участие в исследованиях и уделяет

большую часть своего времени следующим видам деятельности:

- усвоению того, что изучено другими; формулированию теорий

(гипотез);

- постановке экспериментов (их обдумыванию, подготовке и

изготовлению необходимых приборов);

- наблюдению явлений природы;

- анализу наблюдений, проверке гипотез и составлению

заключений;

- попыткам описать явления природы на языке математики;

- попыткам обобщить то, что изучено другими;

- обдумыванию и «работе за письменным столом» (эта форма

деятельности занимает гораздо больше времени ученого, чем думают

многие);

- обнародованию своих открытий, например, в печати.

Основное стремление ученого – расширить познания людей.

Инженер, наоборот, стремится создать реальный прибор, устройство

или разработать процесс, полезный людям. Инженер созидает.

Искусственные спутники Земли, служащие для предсказания погоды,

радиотелескоп, электрокардиограф, атомная электростанция,

замечательные электронные вычислительные машины, ракеты и

самолеты, летящие со сверхзвуковой скоростью – все это результаты

инженерной деятельности. Инженер созидает все это в процессе

работы, называемой проектированием (в отличие от ученого, главная

задача которого – исследования). Процесс проектирования составляет

саму суть инженерного дела и детально описан в последующих

разделах.

Проектируя тот или иной прибор, инженер заботится о

полезности, экономической целесообразности, безопасности,

технологичности его творения. Ученый стремится к признанию его

теории, повторяемости результатов экспериментов и к тому, чтобы его

открытия повышали значимость исследований природы. Доктор Т.

Кэрмен очень красноречиво описал это различие, сказав: «Ученый

изучает то, что существует, а инженер создает то, чего еще никогда не

было». Так, например, сформулировав принципы электромагнитной

индукции, Фарадей как ученый внес огромный вклад в науку.

Применили же его достижение инженеры, создав генераторы

электрического тока. Когда в 1939 г. человек пришел к пониманию

процесса расщепления атома, это было выдающееся научное открытие.

Инженеры же (вместе с учеными) применили это открытие для

создания ядерных реакторов.

Сказанное отнюдь не означает, что лица, занимающиеся в

основном наукой, никогда не решают инженерных задач, точно так же

как инженеры не выполняют никаких исследований в поисках решения

поставленных перед ними задач. Главное, что различает ученого и

инженера, – это то, над чем они работают, и конечный результат их

работы. Напомним, что, разрабатывая практические способы