<<
>>

Комплексное теоретическое исследование техники

При формировании технической теории по типу комплексного теоретического исследования, как правило, первоначально имеет место некоторый достаточно общий конкретно-методологический подход с универсальной сферой применения, которая постепенно специфицируется относительно определенной проблемной области (комплексной научно-технической проблемы).

Исходным пунктом в данном случае является широкое научное движение, в результате которого возможно появление новой научно-технической дисциплины. Для решения таких проблем привлекаются в принципе любые теории, знания и методы, над которыми надстраивается слой обобщающих теоретических схем и соответствующего математического и концептуального аппарата, являющихся проблемно-ориентированными. При этом отдельные теоретические средства, методы и дисциплины, включенные в такое комплексное исследование, хотя и соответствующим образом перерабатываются, переосмысляются и испытывают обратное воздействие со стороны новой дисциплины, в то же время продолжают сохранять самостоятельность и развиваются (вне данной комплексной проблемы) обособленно.
К данному типу дисциплин относится, например, системотехника.

Для того чтобы лучше понять значение системотехники и ее отличие от традиционного научно-технического знания, необходимо перечислить задачи, которые в ней решаются:

подготовка информации для принятия руководством научно обоснованных решений по управлению процессом создания сложной системы;

формулировка общей программы разработок как основы для взаимной увязки проектов отдельных подсистем;

стыковка проектных задач и координация специалистов, решающих эти задачи;

обеспечение интеграции системы в единое целое;

обеспечение в процессе разработки сложной системы наилучшего использования ресурсов при одновременном достижении проектных целей возможно более эффективным способом;

согласование планов частных проектов с общим направлением работы, выявление существующих и прогнозирование будущих потребностей;

внедрение в практику проектирования последних научных и инженерных достижений.

Подготовка информации для принятия руководством решений в процессе проектирования сложной системы не является сегодня такой тривиальной задачей, как это может показаться на первый взгляд. Напротив, для ее решения необходимо проводить особые исследования и изыскания, ориентируясь на достаточно широкую предметную область и имея в виду все возможные (настоящие и будущие) проекты данной системы. При этом выбор даже общего направления работ оказывается не таким уж простым. Действительно, в каком направлении вести разработки, какие проектные решения предпочесть - решение этих и других подобных задач требует тщательной научной подготовки, поскольку от этого может зависеть успех всего процесса проектирования. Исправление неверно принятого на ранних стадиях решения требует гораздо больших затрат, чем расходы на содержание специальных системотехнических служб. Отсюда вытекает задача формулирования общей программы разработки, опирающейся на прогноз развития системы. Такая общая программа разработки необходима, кроме того, для взаимной увязки проектов отдельных подсистем в процессе создания сложной системы. Она позволяет подготовить мощный задел для разработки этих проектов.

Необходимость в системотехнике впервые появилась тогда, когда выяснилось, что отдельные, даже хорошо работающие компоненты не обязательно составляют хорошо функционирующую систему. В сложной системе часто оказывается, что даже если отдельные компоненты удовлетворяют всем необходимым требованиям, система как целое не будет работать. Для иллюстрации этой ситуации чаще всего приводят пример проектирования самолета или ракеты специалистами разного профиля. Если рассматривать данную систему с точки зрения специалиста по двигателям, то, например, для электронного оборудования в ней совсем не останется места. Проектировщик фюзеляжа будет заботиться только об оптимальной конфигурации самолета, пренебрегая, скажем, удобством расположения радиолокационных антенн. Специалист по радиоэлектронике нашпигует его всевозможными устройствами, не заботясь о предельном весе и конфигурации самолета.

Инженер-психолог потребует массу удобств для летчика, совершенно не считаясь со сметой. Бухгалтер сведет до минимума затраты и ... самолет никогда не поднимется в воздух. Вот как раз для того, чтобы связать различные частные оптимумы, цели и критерии отдельных специалистов, и нужен инженер-системотехник.

На практике, конечно, стыковка отдельных проектных задач и координация специалистов, решающих эти задачи, может быть решена и упрощенно — с помощью принятия волевых решений руководителем проекта. Однако для достаточно сложных систем эти решения должны быть подкреплены серьезным обоснованием. Дать такое обоснование сам руководитель не может, так как один человек не в состоянии одинаково хорошо разбираться и в вопросах электроники, и в экономических проблемах и т.д. Для управления процессом создания системы необходим ее постоянный диагностический анализ, направленный на выявление резервов, узких мест и подготовку решений с целью устранения выявившихся недостатков. А для этого в свою очередь каждый руководитель достаточно крупного проекта вынужден создавать особый научно-координационный центр - бригаду экспертов-системотехников. Она должна помочь руководству достичь согласия по всей программе работ, включающей разные проекты, на основе периодической оценки всех частных проектов, на какой стадии выполнения они бы ни находились.

Поскольку одной из задач системотехники является координация всех работ, начиная от исследования и кончая эксплуатацией системы в целом, идеальный инженер-системотехник должен сочетать в себе талант ученого с искусством конструктора и деловыми качествами администратора. Он должен уметь объединить специалистов различных профилей для совместной работы. А для этого ему необходимо достаточно глубоко разбираться во многих вопросах, чтобы понимать специалистов. Если имеющихся у него знаний недостаточно, то системотехник должен в короткое время изучить предмет и ориентироваться в нем наравне со специалистами. Однако в отличие от узких специалистов, занятых деталями, он отвечает за общую постановку проблемы и обобщенную оценку результатов работы и в этом смысле является универсалистом.

В то же время он не должен быть дилетантом.

Комплексное теоретическое исследование в системотехнике включает в себя ряд одноаспектных и одноплановых теоретических исследований и характеризуется множеством частичных идеальных объектов. Средства и способы исследования выбираются из различных научных дисциплин или разрабатываются специально применительно к каждой конкретной проблеме. В комплексном теоретическом исследовании должны быть учтены все эти частичные представления, частные теоретические схемы. Они должны быть обобщены и переформулированы в своего рода частные теории систем, а их абстрактные объекты представлены как особые специальные системы, то есть переведены в системный модус. Эти специальные системы могут быть далее синтезированы в различные (в зависимости от решаемой задачи) комплексные модели сложной технической системы. Пространство всех возможных (в том числе и гипотетических) комплексных системных моделей (вместе с совокупностью специальных систем) и составляет фундаментальную теоретическую схему системотехники, являющуюся, с одной стороны, обобщением частных теоретических схем, используемых в ней теорий, а с другой — конкретизацией системной картины мира, развиваемой в системном подходе и общей теории систем.

Системная онтология (или системная картина) мира выполняет по отношению к системотехнике функцию методологического ориентира в выборе теоретических средств и методов решения комплексных научно-технических задач, дает возможность транслировать их из смежных дисциплин или методологической сферы. Она задает также методологический принцип конструирования комплексных системных моделей сложных технических систем, то есть позволяет экстраполировать накопленный в системотехнике опыт на будущие проектные ситуации. Комплексные модели сложной технической системы, полученные на теоретическом уровне, могут быть использованы как исходный пункт проектирования новых систем. Таким образом, комплексное теоретическое исследование в системотехнике является одновременно и теоретическим и прикладным, так как оно ориентировано на инженерную практику.

Концептуальный каркас системотехнической теории составляют системные представления и понятия, специфицированные под соответствующий класс комплексных научно-технических задач. В него включаются также определенным образом переосмысленные и сгруппированные понятия тех научных дисциплин, которые используются для решения системотехнических проблем.

Математический аппарат в системотехнике выполняет несколько функций. Он предназначен как для инженерных расчетов, так и для анализа и синтеза сложных систем, точнее их теоретических схем, то есть различных дедуктивных преобразований абстрактных объектов, что обеспечивает саморазвитие системотехнической теории и дает возможность получения новых знаний без обращения к инженерной практике. Причем применение математики даже только для инженерных расчетов требует уже определенной идеализации сложной технической системы. В системотехнике используется самый широкий спектр математических дисциплин и, прежде всего, теорий массового обслуживания, вероятностей, конечных автоматов, исследования операций и соответствующие разделы вычислительной математики.

В системотехнической теории, как и в любой технической теории, на материале одной и той же сложной технической системы строится несколько оперативных полей, которым соответствуют различные типы теоретических схем, обладающих, однако, рядом существенных особенностей.

В сфере практической системотехнической деятельности решение задачи создания новой системы заключается в сочетании представлений различных научных дисциплин с инженерными представлениями без сведения их к единому теоретическому изображению. Это позволяет отдельному исследователю или разработчику при решении частной системотехнической задачи строить каждый раз заново непохожие друг на друга схемы сложных технических систем. При этом практически невозможно воспроизвести процедуру их построения, поскольку она находится в сфере интуиции проектировщика. Схемы такого рода фактически являются синкретическим соединением объектных представлений различных теорий (элементов электрических и кинематических схем, структурных схем теории автоматического регулирования и других дисциплин) и представлений технической системы в инженерной деятельности: элементов разных схем изготовления, внедрения, функционирования и т.д.

Способ их соединения зависит от каждой конкретной задачи. На одной общей структурной теоретической схеме, таким образом, присутствуют элементы кинематических, электрических и электронных схем, блок-схем и монтажных схем, на основе которых рассчитываются и собираются механические, электрические и другие блоки. Существенным недостатком такого способа соединения представлений сложной технической системы является качественная неоднородность полученной теоретической схемы, что обусловливает невозможность имитировать на ней функционирование системы в целом, усложняет инженерные расчеты, проектные решения, разработку технологии, отладку и т.д. Использование синкретических схем фактически не дает решения проблемы целостного описания сложной технической системы в теоретической сфере. Чтобы решить эту задачу, необходимо представить данную синкретическую схему в виде системы однородных описаний (для разных режимов функционирования).

В системотехнике используется два типа однородных теоретических схем — абстрактные поточные (алгоритмические) схемы и абстрактные структурные схемы. Абстрактные поточные (алгоритмические) схемы были обобщены в кибернетике и стали рассматриваться в плане преобразования вещества, энергии и информации. Они фактически являются идеализированным представлением функционирования любой системы и исходным пунктом программирования на ЭВМ. Это обеспечивает связь с соответствующими функциональными схемами, зафиксированными в теории программирования. Абстрактные структурные схемы на основе обобщения различного рода структурных схем (теории автоматического регулирования, теории сетей связи, теории синтеза релейно-контактных схем и логических схем вычислительных машин, а также такого рода схем, применяемых в социально-экономических исследованиях) развиваются в так называемый структурный анализ сложных систем. Такие унифицированные абстрактные структурные схемы позволяют "изучать объект в наиболее чистом виде". "Так, при структурных исследованиях систем автоматического регулирования в них не остается иного содержания, кроме связей, их числа, дифференциального порядка, знака и конфигурации... уделяя особое внимание выявлению взаимных связей между элементами системы и, тем самым, выдвигая на первое место структуру системы, а не состав ее отдельных компонентов, получаем возможность единообразно исследовать различные по своей природе системы". Дальнейшая манипуляция с моделью может быть осуществлена с помощью адекватных решаемой задаче алгоритмических языков имитационного моделирования. В них на основе данной структурной схемы составляется соответствующая поточная (алгоритмическая) схема функционирования модели (системы). Последняя автоматически переводится в машинный код и в свою очередь соответствует определенной функциональной (математической) схеме.

Основная проблема, стоящая перед теоретической системотехникой, заключается в переходе от синкретического описания сложной инженерной задачи с помощью теоретических средств и представлений самых различных научных дисциплин к однородной абстрактной теоретической схеме. Это необходимо в свою очередь для того, чтобы в системотехнике можно было применить соответствующий математический аппарат, для чего и должен быть выработан способ единообразного описания качественно разнородных элементов. Именно поэтому в теоретической системотехнике структурные и поточные теоретические схемы принципиально формируются как предельно абстрактные. В классической технической науке они являются гораздо более специализированными и частными, причем в первую очередь это относится к структурным схемам.

Функциональные схемы в системотехнике могут быть двух типов. К первому относятся функциональные схемы, развиваемые в структурном анализе и направленные на исследование структуры сложных систем. Они соответствуют абстрактным структурным схемам системотехники. Ко второму типу принадлежат функциональные схемы, разработанные в теоретическом программировании, которые адекватны абстрактным поточным (алгоритмическим) схемам. В системотехнике эти два типа теоретических схем совмещаются на одном уровне абстракции, но в разных планах. Это происходит, например, в алгоритмических языках имитационного моделирования, в которых поточная (алгоритмическая) схема накладывается на структурную (статическую) схему моделируемой системы. Причем правила преобразования структурных и поточных схем в функциональные (математические) схемы формализованы и само такое преобразование осуществляется автоматически на ЭВМ.

Современная техническая теория в отличие от классической технической теории ориентируется не на какую-либо одну базовую естественную науку, из которой черпаются естественнонаучные представления, методы и средства математики, а на общенаучные (методологические) представления и понятия (системные, кибернетические и др.) и "универсальные" средства имитационного моделирования на ЭВМ соответственно. Поэтому процесс построения современной технической теории неизбежно ускоряется, так как он связан с адаптацией этих уже развитых универсальных" представлений и схем.

В качестве эмпирического базиса современной технической теории выступает научно-методический слой: прецеденты, рецептурные знания, списочные структуры. Прецеденты — это описания, фиксирующие отдельные акты деятельности, которые выступают как образцовые, то есть как предписания к еще неосуществленной деятельности аналогичного типа. Рецептурные знания — это различные методические рекомендации, дизайн-программы, план-карты, типовые расчеты, руководящие стандарты и рабочие инструкции. Списочные структуры — это справочники, каталоги, перечни и другие, которые фиксируют знания, относящиеся к объекту исследования и проектирования. Однако все эти три элемента эмпирического базиса современной технической теории являются не просто готовыми рецептами предстоящей инженерной деятельности, как в традиционной инженерной практике, а одновременно и теоретико-методологической рефлексией, самоопределением современной инженерной деятельности и проектирования. В отличие от традиционной инженерной деятельности в современных научно-технических дисциплинах рецептурное знание уже не лежит вне теории, а, напротив, вплетено в саму ткань комплексного теоретического исследования. Но эта ткань не является такой теоретически однородной и четко иерархически структурированной, как в классических естественных и технических науках, напоминая скорее лоскутное одеяло, где сшиты вместе разнородные элементы теоретических представлений различных научных дисциплин и рецептурно-технологические схемы практической деятельности. Кроме того, сами рецептурно-технологическое описание и предписание к осуществлению исследовательской и проектной деятельности становятся особым идеализированным представлением процедур этой деятельности.

Например, при имитационном моделировании на ЭВМ или автоматизации инженерных расчетов они должны быть зафиксированы в виде обобщенного алгоритма или программы. Представители классических технических наук под влиянием неклассического образца построения научно-технического знания также вынуждены сегодня специально заниматься анализом собственной исследовательской и проектной деятельности, прежде всего при автоматизации проектирования и конструирования. Для этого требуется предварительное описание обобщенных алгоритмов инженерных расчетов и процедур анализа и синтеза схем (например, кинематических схем механизмов или электрических схем электротехнических устройств). Записанные на каком-либо языке программирования, эти процедуры исследовательской и проектной деятельности могут быть выполнены автоматически на ЭВМ.

Основные особенности строения и функционирования теоретических исследований в современных научно-технических дисциплина в отличие от классической технической теории рассмотрены в следующем разделе.

<< | >>
Источник: Горохов В.Г., Розин В.М.. Введение в философию техники. 224

Еще по теме Комплексное теоретическое исследование техники:

  1. Междисциплинарный теоретический синтез. Интегрированные теоретические исследования в технике
  2. Внутридисциплинарный синтез: одноаспектные теоретические исследования в естественных науках и одноплановые (но многоаспектные) исследования в технических науках
  3. 4.2. Концепция комплексного «ИКС»-подхода к исследованию сложных правозначимых явлений как систем
  4. Теоретическая значимость результатов исследования.
  5. Теоретическая и практическая значимость диссертационного исследования.
  6. Теоретическая основа исследования
  7. Теоретическая и практическая значимость исследования.
  8. Теоретическая и практическая значимость исследования
  9. Теоретические и практические основы исследования.
  10. Теоретическая и практическая значимость результатов исследования.
  11. Теоретическая основа исследования
  12. Теоретическая и практическая значимость исследования.
  13. Теоретической основой исследования
  14. 3.2. Методы и средства теоретического исследования
  15. Теоретическую основу настоящего исследования
  16. Теоретическая и практическая ценность исследования
  17. § 22. Методы теоретического исследования
  18. Теоретические основы исследования.
  19. Теоретическая и практическая значимость исследования.