Ю.Казаков, проф., Тольяттинский государственный университет
Творческое мышление, основанное на системном подходе к решению технических задач, становится все более необходимым компонентом квалификации инженера. Вместе с тем в учебных планах вузов не предусматривается изучение таких специальных дисциплин, содержание которых способствовало бы освоению студентами элементов системного подхода к инженерной деятельности, что, на наш взгляд, скорее хорошо, чем плохо. Как представляется, никакие теоретические положения в отрыве от практической деятельности не помогут выработать умения, обеспечивающие системную компоновку инженерной работы. Да и, кроме того, любая дополнительная дисциплина, как правило, приводит либо к перегрузке обучаемых, либо к сокращению объема специальных дисциплин, что отрицательно сказывается на качестве обучения.
Однако эту проблему можно решить, если все виды учебной работы со студентом будут иметь четкую системную структуру, которую, правда, необходимо не только постоянно демонстрировать, но и объяснять. Сюда следует отнести лекции, лабораторные и практические занятия, производственную практику, но особенно наглядной и эффективной такая структура оказывается в случае самостоятельной работы студентов, к которой относятся в том числе и курсовое, и дипломное проектирование.
К сожалению, действующие в большинстве вузов методические указания по курсовому и дипломному проектированию не содержат требований системного подхода к инженерной работе и не объясняют его содержание и логику. До сих пор бытует мнение, что, поскольку дипломный проект — заключающая обучение квалификационная работа студента, в ней должны быть отражены знания всех основных изученных им дисциплин. В результате дипломный проект превращается в эклектический набор разноплановых разделов, не только слабо между собой связанных, но и, зачастую, вообще не имеющих непосредственного отношения к объекту проектирования. Такой подход воспитывает у будущих специалистов формальное, бессистемное отношение к инженерной работе, т.е. заведомо снижает качество подготовки.
Задавшись целью обеспечить возможность усвоения студентами основных принципов системного подхода к инженерной деятельности, автор разработал методику системной компоновки дипломного проекта.
Системный подход к выполнению инженерной работы, в соответствии с принципами системного анализа, должен начинаться с выявления и четкого формулирования конечной цели и возможных путей ее достижения. Работу при этом следует рассматривать как единое целое, единую систему, в которой все частные решения взаимосвязаны и представляют собой ее системообразующие компоненты. Конкретизируя эти принципы, определим обусловленную системным подходом структуру дипломного проекта.
Первый структурный компонент — формулировка его темы, что и служит основой для постановки цели проекта. Для этого, разумеется, необходим анализ текущей ситуации в области заданной темы, прогнозирование ее развития. Цель, кроме того, характеризуя мысленное предвосхищение результата деятельности, должна свидетельствовать, что этот результат нужен для удовлетворения некоторой потребности, вытекающей из наличной ситуации. Следовательно, для формулировки цели дипломного проекта нужно провести укрупненный технико-экономический анализ области, к которой относится его тема, и выявить основной недостаток существующего здесь положения дел. Результаты такого анализа и станут доказательством актуальности, нужности и своевременности работы. Кроме того, в ходе анализа следует не только определить, но и показать студенту ориентировочный путь устранения выявленного в базовой ситуации недостатка.
Логический вывод из результатов такого анализа — формулировка цели работы как средства устранения выявленного недостатка. Целью может быть, например, повышение качества изделия или производительности труда, улучшение его условий, снижение энергоемкости и т.п. И еще одно замечание. Типовая (причем весьма распространенная) ошибка при формулировке цели работы состоит в том, что в качестве цели указывается средство ее достижения.
Например, формулировка «Цель проекта — разработка установки для аргоно-дуговой сварки неповоротных стыков труб» принципиально неверна, поскольку установка сама по себе не может представлять «предвосхищаемый положительный результат деятельности» . Она может лишь способствовать достиже -нию какого-то результата, который в данной формулировке не показан. К сожалению, подобная ошибка часто допускается и в диссертационных работах.
Итак, формулировка цели должна быть конкретизирована указанием на пути и средства ее реализации. Если при доказательствах актуальности темы было показано, что существующее оборудование обусловливает низкую производительность сварки неповоротных стыков труб, то для приведенного выше примера формулировка цели может иметь следующий вид: «Повышение производительности процесса сварки неповоротных стыков труб путем проектирования автоматизированного сварочного оборудования».
Доказательства актуальности темы и формулировка цели работы составляют, следовательно, второй системообразующий компонент дипломного проекта — введение.
Однако даже зная цель проекта, выполнять его еще нельзя: не известно, что конкретно нужно делать. Необходима формулировка задач работы, решение которых и приведет к достижению поставленной цели.
Здесь следует остановиться на определении понятия «задача», в трактовке которого единообразия нет. Например, существует мнение, что, в отличие от проблемы, задача — то, что может быть сформулировано и решено в терминах и средствами уже существующих научных теорий (Б.Грязнов). Такое определение трудно использовать для системного подхода к конкретной инженерной работе вообще и дипломному проекту в частности. В.Куценко, полагающий, что «задача — это понятие, отражающее необходимость для субъекта осуществить в будущем определенную деятельность», в то же время утверждает, что понятие «цель» отражает особую форму выражения задачи, указывая этим на связь и даже относительность категорий «цель» и «задача». В формулировке С.Ожегова [Словарь русского языка, с. 175]: «Задача — то, что требует исполнения, решения».
Для обеспечения взаимосвязи системообразующих компонентов инженерной работы, очевидно, правильнее использовать две последние формулировки, упростив и уточнив их на основе соотносительности цели и задач, считая при этом, что задачи подчинены цели. Тогда для практического использования можно предложить следующую формулировку: задача — это действие, которое надо совершить для достижения цели.
Определить, что конкретно надо делать для достижения цели и, следовательно, сформулировать задачи работы, можно лишь в результате теперь уже детального анализа технической ситуации в области заданной темы. Условно назовем этот процесс анализом состояния вопроса. Он-то и станет третьим компонентом системы инженерной работы. Разделу «Состояние вопроса» дипломного проекта следует давать предметный заголовок, связанный с темой работы, например: «Особенности процесса нанесения покрытий на тонкостенные оболочки из алюминиевых сплавов».
Кроме того, в нем должны быть проанализированы все исходные данные и известные решения, которые могут повлиять на формулировку задач работы. К исходным данным следует относить заданные темой проекта сведения о конструкции, материале и программе выпуска изделия, технических требованиях к нему и некоторые другие, которые можно установить из формулировки темы и уточняющего ее задания на проектирование. Анализ исходных данных лучше вести по схеме: «Задано так, следовательно». Например: «Задана программа выпуска изделия в 200000 штук в год. Следовательно, производство будет массовым и необходимо проектировать установку, обеспечивающую полностью автоматический цикл обработки».
Под известными решениями следует понимать ранее выполненные разработки и исследования (результаты которых опубликованы) по тематике и объектам близкие к исходным данным и направлениям работы над проектом, выявленным в ходе анализа. Известные решения могут быть взяты для анализа из заводской документации, патентной информации, технической литературы, а также выполненных раньше курсовых и дипломных проектов.
Анализ известных решений рекомендуется проводить по схеме: «Известно — хорошо, однако — следовательно».
Например, темой дипломного проекта является разработка технологии сварки стыков тонкостенных трубок из алюминиевых сплавов. Определена цель проекта: повышение качества сварных соединений путем совершенствования технологии сварки. При анализе исходных данных установлено, что для заданной конструкции и материала трубок наиболее целесообразно применять аргоно-дуговую сварку. Анализируя известные решения, например, находим в журнале «Сварочное производство» (1978, □ 11) статью «Сварка встык алюминиевых трубок малого диаметра». Трубки сваривали неплавящимся электродом с присадочной проволокой и развальцовкой кромки одной из трубок (вспомним первый этап схемы анализа — «известно», за которым обязательно должна быть ссылка на анализируемый источник информации). Представленная технология позволяет получать стойкие против коррозии и герметичные соединения (второй этап схемы анализа — «хорошо»), но при сварке применяются остающиеся внутри стыка кольцевые подкладки, что увеличивает трудоемкость изготовления и вес изделия. Кроме того, уменьшается и проходное сечение трубки (третий этап схемы — «однако»). Эту технологию можно принять как основу работы, но необходимо найти приемы, способные обеспечить формирование шва навесу (четвертый этап анализа — «следовательно»), отыскать и проанализировать сведения о таких приемах.
Исследование состояния вопроса заканчивается формулировками задач проекта (действий, которые надо совершить, чтобы достичь цели), представляющих собой сумму всех «следовательно», полученных в ходе анализа, — по сути, выводы из состояния вопроса, краткие и логически связанные между собой.
Формулировки задач и определяют содержание основных разделов дипломного проекта, которые должны представлять собой описания решений каждой из них. Именно поэтому основным разделам нужно давать заголовки, отражающие содержание формулировок задач.
После того как задачи решены и основные разделы проекта выполнены, необходимо определить, что в результате получилось и достигнута ли поставленная цель. Для этого нужно, во-первых, убедиться, не провоцируют ли полученные в ходе решения задач результаты вредные или опасные для человека и окружающей среды факторы. Этим студент занимается в разделе «Безопасность и экологичность проекта»: выявляет такие факторы, рекомендует известные или разрабатывает новые средства защиты от них. Во-вторых, следует определить, нельзя ли защитить результаты проекта как объект интеллектуальной собственности. Для этого студент должен составить перечень разработанных в ходе проектирования решений, выбрать наиболее перспективное с точки зрения зашиты, определить вид объекта этого решения (изобретение, полезная модель, программа для ЭВМ, произведение науки) и подготовить документы, необходимые для его государственной зашиты. В-третьих, следует рассчитать экономическую эффективность проекта. В начале раздела, посвященного этому расчету, студенту нужно определить изменяющиеся показатели, затем произвести их расчет и определить экономическую эффективность принятых решений. В заключение следует провести анализ структуры полученного экономического эффекта и на этой основе сделать заключение о том, достигнута ли цель работы, сформулированная во введении. Например, если целью проекта являлось повышение качества изделий и из анализа структуры экономического эффекта следует, что какая-то его часть получена за счет повышения качества, можно делать вывод, что цель проекта достигнута.
В заключении проекта, состоящем из выводов и предложений по использованию полученных результатов, должны быть представлены их краткие характеристики, а не простой перечень. Например: «Разработанный технологический процесс обеспечивает снижение трудоемкости обработки детали» или «Смещение точки максимальной температуры от стыка деталей зависит от соотношения теплопроводности материала свариваемых деталей и положения источника тепла относительно стыка». Перечисление результатов уместно в аннотации, но не в выводах (тем не менее подобная ошибка типична и для дипломных, и даже диссертационных работ). Последний вывод должен показывать, что цель проекта достигнута.
***
Таким образом, в составе инженерной работы вообще и дипломного проекта в частности можно выделить три блока системообразующих компонентов.
Первый включает формулировки темы (с доказательствами ее актуальности) и цели проекта, которые и образуют введение. В этот же блок входит и анализ состояния вопроса (исходных данных и известных решений), завершающийся формулировками задач проекта. Его, следовательно, можно назвать постановочным.
Второй блок включает в себя решения поставленных задач. Это — исполнительский блок.
Третий — оценочный. В него входят компоненты работы, содержание которых позволяет оценить возможность использования полученных во втором блоке результатов и проверить, достигнута ли цель проекта.
Такое разделение соответствует представлениям о триаде качества системы, которая должна состоять из организационной, функциональной и оценочной подсистем.
Все эти блоки и входящие в них системообразующие компоненты связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя единый проект как логически обусловленное целое. Выполняя такой проект (как единую систему), студенты усваивают основные принципы системного подхода к инженерной работе на практике, т.е. без специального обучения и дополнительных затрат времени. Вместе с тем студентам должно быть предложено руководство по дипломному проектированию, в котором будет достаточно полно изложена показанная выше система компоновки работы, а также объяснено значение, методика выполнения и взаимосвязь каждого из разделов проекта.
Проверка предложенной системы дипломного проектирования в Тольяттинском политехническом институте показала, что большинство студентов достаточно легко усваивают логику системного подхода к дипломному проектированию и приобретают умения, позволяющие применять данный подход в практической работе на производстве.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.auditorium.ru