Формування технічних наук
Дослідження Гюйгенса - не тільки етап формування інженерної діяльності, але й етап формування технічних наук. Обидва ці етапи взаємопов'язані. Ми вже відзначали, що для інженерної діяльності були необхідні спеціальні знання. Спочатку це були знання двоякого роду - природничі (відібрані або спеціально побудовані) і власне технологічні (опис конструкцій, технологічних операцій і т.д.). Як ми постаралися показати, саме природничонаукові знання дозволяли поставити природний процес, який реалізувався в інженерному пристрої, а також визначити в розрахунку точні характеристики конструкцій, що забезпечує цей процес.
Поки мова йшла про окремі винаходи, проблем не виникало. Проте починаючи з XVIII століття складається промислове виробництво і потреба в тиражуванні і модифікації винайдених інженерних пристроїв (парового котла і прядильних машин, верстатів, двигунів для пароплавів і паровозів і т.д.). Різко зростає обсяг розрахунків і конструювання в силу того, що все частіше інженер має справу не тільки з розробкою принципово нового інженерного об'єкта (тобто винаходом), але і з створенням подібного (модифікованого) вироби (наприклад, машина того ж класу, але з іншими характеристиками - інша потужність, швидкість, габарити, вага, конструкція і т.д.). Іншими словами, інженер тепер зайнятий і створенням нових інженерних об'єктів, і розробкою цілого класу інженерних об'єктів, подібних (однорідних) з винайденими. У пізнавальному відношенні це означало появу не лише нових проблем у зв'язку з посиленням потребою в розрахунках і конструюванні, а й нових можливостей. Розробка поля однорідних інженерних об'єктів дозволяла зводити одні випадки до інших, одні групи знань до інших. Якщо перші зразки винайденого об'єкта описувалися за допомогою знань певної природничої науки, то всі наступні, модифіковані, зводилися до перших зразків. У результаті починають виділятися (рефлексироваться) певні групи природничо-наукових знань і схем інженерних об'єктів, - ті, які об'єднуються самою процедурою відомості. Фактично це були перші знання та об'єкти технічних наук, але існуючі поки ще не у власній формі: знання у вигляді згрупованих природничо-наукових знань, які беруть участь у відомостях, а об'єкти у вигляді схем інженерного об'єкта, до яких такі групи природничо-наукових знань ставилися. На цей процес накладалися два інших: онтологізація і математизація.
Онтологізація представляє собою поетапний процес схематизації інженерних пристроїв, в ході якого ці об'єкти розбивалися на окремі частини і кожна заміщалася "ідеалізованим виставою" (схемою, моделлю). Наприклад, в процесі винаходу, розрахунків і конструювання машин (підйомних, парових, прядильних, млинів, годин, верстатів і т.д.) до кінця XVIII, початку XIX століття їх розбивали, з одного боку, на великі частини (наприклад, Ж. Крістіан виділяв в машині двигун, передавальний механізм, знаряддя), а з іншого - на більш дрібні (так звані "прості машини" - похила площина, блок, гвинт, важіль і т.д.). Подібні ідеалізовані уявлення вводилися для того, щоб до інженерного об'єкту можна було застосувати, з одного боку, математичні знання, з іншого - природничі знання. По відношенню до інженерного об'єкту такі подання були схематичними описами його будови (або будівлі його елементів), по відношенню до природної науці та математики вони задавали певні типи ідеальних об'єктів (геометричні фігури, вектори, алгебраїчні рівняння і т.д.; рух тіла по похилій площині, складання сил і площин, обертання тіла і т.д.).
Заміщення інженерного об'єкта математичними моделями було необхідно й саме по собі як необхідна умова винаходи, конструювання та розрахунку і як стадія побудови потрібних для цих процедур ідеальних об'єктів природної науки.
Накладаючись один на одного, описані тут три основних процеси (відомості, онтологізації і математизації) і призводять до формування перших ідеальних об'єктів і теоретичних знань технічної науки. Що при цьому відбувається, можна зрозуміти на прикладі введеного Р. Вілліс розрізнення "чистого" і "конструктивного" механізмів. Чистий механізм описує природні процеси перетворення рухів; цим процесам ставляться у відповідність елементи конструктивного механізму (ведучі та ведені ланки, зіткнення коченням, ковзанням, чиста передача і т.д.). Вілліс вводив також класифікацію простих механізмів, виходячи з принципу відношення швидкостей і відносини напрямків. Кінематична завдання складних механізмів здійснюється за допомогою комбінації простих механізмів [29, с. 154-155].
Механізми Вілліса і отримані про них знання - це ні що інше, як група природничо-наукових знань і онтологічних уявлень, що задовольняє процесам відомості, онтологізації і математизації. Але в теорії Вілліса вони знаходять самостійну форму знакової і понятійного існування, що припускає введення самостійних ідеальних об'єктів (у даному випадку понять механізму, його онтологічних уявлень, класифікацій простих механізмів), завдання процедур перетворення, віднесення до цих об'єктів певних знань (їх можна вже назвати знаннями технічної науки) і, нарешті, виділення галузі вивчення таких об'єктів в самостійну (прикладна або технічна наука на відміну від фундаментальної). За тим же принципом, як показує аналіз, формуються і інші об'єкти і знання класичних технічних наук. Це був перший етап формування технічної науки.
Подальший розвиток технічної науки відбувалося під впливом декількох факторів. Один фактор - зведення всіх нових випадків (тобто однорідних об'єктів інженерної діяльності) до вже вивченим в технічній науці. Подібне зведення передбачає перетворення досліджуваних у технічній науці об'єктів, отримання про них нових знань (відносин). Майже з перших кроків формування технічної науки на неї був поширений ідеал організації фундаментальної науки. Відповідно з цим ідеалом знання відносин трактувалися як закони чи теореми, а процедури еe отримання - як докази. Проведення доказів передбачало не тільки зведення нових ідеальних об'єктів до старих, вже описаним в теорії, а й поділ процедур отримання знань на компактні, доступні для огляду частині, що завжди тягне за собою виділення проміжних знань. Подібні знання та об'єкти, отримані в результаті розщеплення довгих і громіздких доказів на більш прості (чіткі), утворили другу групу знань технічної науки (в самій теорії вони, природно, не відокремлюватися в окремі групи, а чергувалися з іншими). У третю групу увійшли знання, що дозволили замінити громіздкі способи і процедури отримання відносин між параметрами інженерного об'єкта процедурами простими і витонченими. Наприклад, в деяких випадках громіздкі процедури перетворення і відомості, отримані у двох шарах, істотно спрощуються після того, як вихідний об'єкт заміщується спочатку з допомогою рівнянь математичного аналізу, потім в теорії графів, і перетворення здійснюються в кожному з шарів. Характерно, що послідовне заміщення об'єкта технічної науки у двох або більше різних мовах веде до того, що на об'єкт проектуються відповідні розчленування і характеристики таких мов (точніше, їх онтологічних уявлень). У результаті в ідеальному об'єкті технічної теорії "сплавляються" і "склеюються" (через механізм рефлексії й усвідомлення) характеристики кількох типів: а) характеристики, перенесені на цей об'єкт в ході модельного заміщення інженерного об'єкта (наприклад, знання про те, що коливальний контур складається з джерел струму, провідників, опорів, ємностей та індуктивностей і всі ці елементи з'єднані між собою певним чином), б) характеристики, прямо або опосередковано перенесені з фундаментальної науки (знання про струм, напругу, електричних і магнітних полях, а також закони, їх зв'язують); в) характеристики, взяті з математичної мови першого, другого ..., n-го шару (наприклад, в теорії електротехніки говорять про саму загальної трактуванні рівнянь Кірхгофа, даної в мові теорії графів). Всі ці характеристики в технічній теорії так видозмінюються і переосмислюються (одні, несумісні, опускаються, інші змінюються, треті приписують, додається з боку), що виникає принципово новий об'єкт - власне ідеальний об'єкт технічної науки, у своїй будові воссоздавший в стислому вигляді всі перераховані типи характеристик. Другий процес, істотно вплинув на формування і розвиток технічної науки - це процес математизації. З певній стадії розвитку технічної науки дослідники переходять від застосування окремих математичних знань або фрагментів математичних теорій до застосування в технічній науці цілих математичних апаратів (мов). До цього їх штовхала необхідність здійснювати в ході винаходи і конструювання не тільки аналіз, а й синтез окремих процесів і для забезпечення їх конструктивних елементів. Крім того, вони прагнули досліджувати все поле інженерних можливостей, тобто намагалися зрозуміти, які ще можна отримати характеристики і відносини інженерного об'єкта, які в принципі можна побудувати розрахунки. У ході аналізу інженер-дослідник прагне отримати знання про інженерні об'єктах, описати їх будову, функціонування, окремі процеси, залежні і незалежні параметри, відносини і зв'язки між ними. У процесі синтезу він на основі виробленого аналізу конструює і веде розрахунок (втім, операції синтезу та аналізу чергуються, визначаючи одне одного).
Які ж умови застосування в технічних науках математичних апаратів? Насамперед, для цього необхідно вводити ідеальні об'єкти технічних наук в онтологію, відповідного математичного мови, тобто представляти їх як складаються з елементів, відносин і операцій, характерних для об'єктів цікавить інженера математики. Але, як правило, ідеальні об'єкти технічної науки істотно відрізнялися від об'єктів вибраного математичного апарату. Тому починається тривалий процес подальшої схематизації інженерних об'єктів і онтологізації, що закінчується побудовою таких нових ідеальних об'єктів технічної науки, які вже можуть бути введені в онтологію певної математики. З цього моменту інженер-дослідник отримує можливість: а) успішно вирішувати задачі синтезу-аналізу, б) дослідити всю досліджувану область інженерних об'єктів на предмет теоретично можливих випадків, в) вийти до теорії ідеальних інженерних пристроїв (наприклад, теорії ідеальної парової машини, теорії механізмів , теорії радіотехнічного пристрою і т.д.). Теорія ідеальної інженерного устрою є побудова та опис (аналіз) моделі інженерних об'єктів певного класу (ми їх назвали однорідними), виконану, так би мовити, мовою ідеальних об'єктів відповідної технічної теорії. Ідеальне пристрій - це конструкція, яку дослідник створює з елементів і відносин ідеальних об'єктів технічної науки, але яка є саме моделлю інженерних об'єктів певного класу, оскільки імітує основні процеси та конструктивні утворення цих інженерних пристроїв. Іншими словами, в технічній науці з'являються не просто самостійні ідеальні об'єкти, але і самостійні об'єкти вивчення квазіпріродного характеру. Побудова подібних конструкцій-моделей істотно полегшує інженерну діяльність, оскільки інженер-дослідник може тепер аналізувати і вивчати основні процеси та умови, що визначають роботу створюваного ним інженерного об'єкта (зокрема, і власне ідеальні випадки).
Підсумок розвитку технічної науки класичного типу, зокрема, на матеріалі математизувати теорії механізмів, створеної В. Л. Ассуром, В. B. Добровольським, І. І. Артоболевський, може бути резюмирован наступним чином [29]. Кожний механізм став розглядатися як кінематична ланцюг, що складається з одного або декількох замкнутих контурів і декількох незамкнутих ланцюгів, що служать для приєднання ланок контуру до основних ланок механізму. У теорії механізмів з'явилася можливість отримувати нові конструктивні схеми механізмів дедуктивним способом. Аналіз механізму починається з розробки на основі його структурної схеми, що фіксує конструктивні елементи, певної кінематичної схеми. Остання дозволяє дослідити природний процес - рух елементів, пар, ланцюгів і окремих точок. Для вирішення цього завдання використовуються так звані "плани" механізму, тобто схематичні його зображення в будь-якому положенні. На їх основі складаються системи рівнянь, що встановлюють математичні залежності між переміщеннями, швидкостями і прискореннями ланок механізму. За допомогою графічних і аналітичних методів розрахунку визначається положення кожної ланки, переміщення точок ланок, кути повороту, миттєві швидкості і прискорення точок і ланок по заданому закону руху початкової ланки. Для розрахунку складних механізмів здійснюються їх еквівалентні перетворення в більш прості схеми. Принципові висновки даної технічної теорії є наступними: закони структурного утворення стають загальними для всіх механізмів; аналіз загальних законів структури механізмів дозволяє встановити всі можливі сімейства і пологи механізмів, а також створити їх єдину загальну класифікацію; структурний і кінематичний аналіз механізмів одного і того ж сімейства і класу може бути проведений аналогічним методом; метод структурного аналізу дає можливість виявити величезне число нових механізмів, до цих пір не застосовуються в техніці [29, с. 159-160]. Таким чином, можна вважати, що була побудована математизована теорія механізмів. Вона виявилася дієвим інструментом у руках конструкторів. Доказом універсальності даної технічної теорії і висновків з неї служить інженерна практика.
Якщо тепер коротко підсумувати розглянутий етап формування технічних наук класичного типу, то можна відзначити наступне. Стимулом для виникнення технічних наук є поява в результаті розвитку промислового виробництва областей однорідних інженерних об'єктів і застосування в ході винаходів, конструювання та розрахунків знань природничих наук. Процеси відомості, онтологізації і математизації визначають формування перших ідеальних об'єктів і теоретичних знань технічної науки, створення перших технічних теорій. Прагнення застосовувати не окремі математичні знання, а цілком певні математики, досліджувати однорідні області інженерних об'єктів, створювати інженерні пристрої, так би мовити, про запас призводить до наступного етапу формування. Створюються нові ідеальні об'єкти технічних наук, які вже можна вводити в математичну онтологію; на їх основі розгортаються системи технічних знань і, нарешті, створюється теорія "ідеального інженерного пристрої". Останнє означає появу в технічних науках специфічного квазіпріродного об'єкта вивчення, тобто технічна наука остаточно стає самостійною.
Останній етап формування технічної науки пов'язаний зі свідомою організацією і побудовою теорії цієї науки. Поширюючи на технічні науки логічні принципи науковості, вироблені філософією і методологією наук, дослідники виділяють в технічних науках вихідні принципи і знання (еквівалент законів і вихідних положень фундаментальної науки), виводять з них вторинні знання і положення, організують всі знання в систему. Однак на відміну від природної науки в технічну науку включаються також розрахунки, описи технічних пристроїв, методичні приписи. Орієнтація представників технічної науки на інженерію змушує їх вказувати "контекст", в якому можуть бути використані положення технічної науки. Розрахунки, описи технічних пристроїв, методичні приписи як раз і визначають цей контекст.
Формування та особливості проектування
Історично проектування виникає всередині сфери "виготовлення" (житлового будівництва, кораблебудування, виготовлення машин, містобудування і т.д.) як момент, пов'язаний із зображенням на кресленнях і при побудові розрахунків, а також на макетах, комп'ютерах і т.д. зовнішнього вигляду, будови і функціонування майбутнього виробу (будинки, корабля, машини). У міру розвитку та вдосконалення діяльності виготовлення семіотична і розумова діяльність, яка спирається на креслення і розрахунки, все більш ускладнювалася; вона почала виконувати наступні функції: організація діяльності виготовлення, подання окремих планів і частин виготовленого вироби, ув'язка на кресленні різних вимог до виробу, репрезентація варіантів його рішення, оцінка і вибір кращих рішень та інші. На цьому етапі всі ці функції формувалися усередині діяльності виготовлення і практично не усвідомлювалися як самостійні.
Проектування стає самостійною сферою діяльності, коли відбувається поділ праці між архітектором (конструктором, розраховувачем, креслярем) і власне виробником (будівельником, машинобудівником); перші починають відповідати за семіотичну та інтелектуальну частину роботи (конструктивні ідеї, креслення, розрахунки), а другі - за створення матеріальної частини (виготовлення за кресленнями вироби).
Якщо раніше креслярська і розрахункова діяльності безперервно співвідносилися з виготовляється і експлуатованим зразком, який дозволяв корегувати креслення і розрахунки, то на даному ступені формування ці діяльності будуються виходячи з самостійних принципів і знань (в яких природно відбилися стосунки, встановлені раніше в креслярсько-розрахункової діяльності і діяльності виготовлення). Складається власне діяльність і реальність проектування, для якого характерна низка моментів.
1. Принципова поділ праці між проектуванням і виготовленням. Проектувальник зобов'язаний розробити (спроектувати) виріб повністю, вирішивши всі питання його зовнішнього вигляду, будівлі та виготовлення, пов'язавши при цьому різноманітні вимоги до об'єкта. Виробник за проектом створює виріб в матеріалі, не витрачаючи часу і сил на ті питання, за які відповідає проектувальник.
2. Проектувальник розробляє весь виріб в семіотичному плані, використовуючи креслення, розрахунки та інші знакові засоби (макети, діаграми, фото тощо). Його звернення до об'єкта (прототипу або створюється, об'єкту) може бути лише епізодичним і опосередкованим (тобто знову-таки виведеним на рівень знань, креслень, розрахунків).
3. Для проектування характерні певна "логіка" і певні можливості, недосяжні поза цієї діяльності. Так проектувальник може суміщати і приміряти протилежні або неспівпадаючі вимоги до об'єкта; розробляти окремі плани і підсистеми об'єкта, не звертаючись певний час до іншим планам і підсистемам; описувати незалежно один від одного вигляд, функції, функціонування і будову об'єкту і потім поєднувати їх; розробляти ( вирішувати) різні варіанти об'єкта (виробу) та її підсистем, порівнювати ці варіанти; "вносити в об'єкт" свої цінності. Розробляючи виріб, проектувальник будує своєрідні "семіотичні моделі", причому моделі проектованого об'єкта, отримані на попередніх етапах (їх умовно можна назвати "абстрактними"), використовуються як засіб при побудові моделей, що будуються на наступних етапах проектування (тобто "конкретних" моделей).
Отже, з виникненням проектування виготовлення розщеплюється на дві взаємопов'язані частини: інтелектуальне (семиотическое) виготовлення виробу (власне проектування), що дозволяє вирішити його оптимальним чином, минаючи проби в матеріалі, і виготовлення виробу за проектом (стадія реалізації проекту). Пізніше откристаллизовался в практиці і усвідомлені в теорії способи та принципи проектування починають переноситися і на інші діяльності, трансформуючи їх. Виникають містобудівне проектування, системотехнічне, дизайнерське, ергономічне, організаційне проектування та інші. Однак при перенесенні на нові види діяльності не завжди вдається зберегти і провести в життя основні принципи та характеристики ситуації, що діяльності проектування, ряд з них у нових умовах не спрацьовує, інші діють частково.
У результаті поряд з "класичним", "традиційним" варіантом проектування (архітектурно-будівельним, технічним, інженерним) складаються діяльності, лише нагадують за деякими ознаками проектування (їх можна назвати "квазіпроектнимі"). Це протиставлення можна порівняти з близьким розрізненням "традиційного" і "нового" проектування (В. Сидоренко) або прототипною і непрототіпіческого проектування, послідовно проведеним А. Раппапортом [65, с. 78]. Квазіпроектние структури діяльності можна також назвати проектуванням, але на відміну від традиційного "нетрадиційним" або "сучасним".
Якщо прийняти таку класифікацію діяльностей (на традиційне проектування і квазіпроектние діяльності або "сучасне проектування"), то можна припустити, що еволюція проектування йде в наступному напрямку: від діяльності виготовлення (в техніці та інженерії) до традиційного проектування, від традиційного проектування до квазіпроектним структурам діяльності, тобто до нетрадиційного або сучасному проектування.
У літературі зустрічається як протиставлення проектування інженерії та науці, так і його ототожнення з ними. П. Хілл, наприклад, пише: "Інженерне проектування можна розглядати як науку. Під наукою зазвичай мають на увазі узагальнені і систематизовані знання" [101, с. 15]. Однак як ідеальний тип проектування принципово відмінно від науки і від інженерії. Перш за все вони відрізняються формально по продукту: продукт наукового дослідження (навіть прикладного) - знання, продукт проектування - проект. "Проектування і наука, - пише В. Глазичев, - виявляються розділеними по продукту: проекти в одному випадку, знання - в іншому. За поділом по продукту неминуче слідують істотні відмінності в методах і засобах, які використовуються діяльністю, що створює продукт. Проектування включає до свого набір засобів знання, створені наукою, наука включає в число своїх коштів елементи проектування (проектування уявних і технічних експериментів, їх обладнання тощо), але принципова відмінність у засобах зберігається "[26, с. 97].
Проект в широкому значенні лише організовує діяльність виготовлення, знання ж задовольняє пізнавальному відношенню, характеризуючи невідоме (нове) зміст через уже відоме. Наукове знання отримано не на "реальному" об'єкті (сформованому в практиці), а на знаковою оперативної моделі, замісної цей об'єкт. Крім того, знання - це знання, "обгрунтоване" [49], що відноситься вже не до реального, а "ідеального" об'єкту, який розглядається у природному модальності як причина, закон природи і т.п. Характерна особливість отримання наукових знань - побудова нових знакових моделей оперативним шляхом (у розвинутій формі один з основних джерел цієї оперативності - математика) з наступним доказом ефективності побудованої моделі щодо об'єкта.
Проектування на відміну від науки не служить пізнавальним цілям; подібне завдання перед ним може виникнути тільки випадково. Мета проектування - створення об'єкта, що задовольняє певним вимогам, які мають певною якістю (структурою). Однак на відміну від досвідченого (технічного в античному розумінні) способу виготовлення об'єкта в матеріалі і випробування його на практиці в проектуванні об'єкт розробляється в площині "семіотичної" (знаковою і знаннєвої). Знання для проектування це тільки кошти, будівельний матеріал, з їх допомогою (на основі описів прототипів, функцій, конструкцій, співвідношень, норм і т.п.) проектувальник, з одного боку, створює "приписи" для виготовлення об'єкта в матеріалі (проект як система приписів), з іншого - описує будову, функціонування і зовнішній або внутрішній вигляд об'єкта, домагаючись, щоб його структура задовольняла вимогам замовника та принципам проектування (проект як модель створюваного об'єкта). При цьому неважко показати, що в якості моделі проект має дві основні функції: "комунікативну" (зв'язує замовника, проектувальника і споживача) і "об'єктно-онтологічну", що забезпечує всередині процесу проектування розробку і створення проектованого об'єкта.
Особливість проектувальних креслень як складних знакових засобів - можливість висловлювати в них одночасно дві різні групи смислів і змістів: чисто об'єктні та операціональні (креслення може бути розбитий на елементи, частини, фрагменти, між якими встановлюються різноманітні відносини - рівності, подібності, частини - цілого, пропорційності, включення, виключення, суміжності, положення тощо). За рахунок цього проект може бути прочитаний один раз як "знання і опис" (в комунікації замовник - проектувальник - споживач), а іншим разом - як складне припис (у діяльності виготовлення; в цьому випадку окремі одиниці креслення відсилають до певних реальних об'єктів і дій вимірювання і виготовлення).
Одна з умов ефективності проектування - можливість у ході проектування не звертатися до створюваного в матеріалі об'єкту, до випробування його властивостей і характеристик в практиці. Ця фундаментальна особливість проектування забезпечується за допомогою знань (наукових, інженерних або досвідчених), в яких вже встановлені як основні, які звертаються в проектуванні функції і конструкції, так і відносини, що зв'язують функції з конструкціями. Дійсно, в нормі проектування передбачає рух від вимог до функцій (функціонуванню), а також від функцій до забезпечують їх конструкцій (і навпаки, від конструкцій до функцій). У ході проектування здійснюється розщеплення одних функцій на інші, вичленення в складній конструкції більш простих і, навпаки, складання з простих більш складних конструкцій (етап проектувального аналізу та синтезу), перехід від одних функцій і конструкцій до інших. При цьому проектувальник впевнений, що завжди підшукає для функції відповідну конструкцію, що можна відносно незалежно, паралельно розробляти "план" функціонування і "план" будови об'єкта (оскільки вони постійно зв'язуються процесом проектування), що вимоги, які пред'являються до проектованого об'єкту, можна задовольнити з допомогою відомих типів функціонування та конструювання. У загальному випадку така впевненість спирається на знання - конкретно на знання прототипів, а також відносин, що зв'язують функції і конструкції (функціонування і будова).
Подібні знання встановлюються чи практиці, досвідченим шляхом (тому їх можна назвати "досвідченими") або, що частіше, в інженерії і науці (наукові або інженерні знання). Саме інженер виявляє, як пов'язано функціонування об'єкта з можливостями матеріального, технічного забезпечення цього функціонування і далі функції з конструкціями. "Знання про співвідношення структурних та функціональних особливостей об'єктів, - пишуть Б. І. Іванов та В. В. Чешев, - є в той же час основною умовою проектувальної діяльності. По зовнішньої функції об'єкта будується ланцюжок дій всередині об'єкта і визначається морфологічна структура, в якої така послідовність здійсненна "[36, с. 61].
Отже, інженер встановлює типи, особливості функціонування і будови об'єкта, а також відносини між функціями і конструкціями, тобто отримує ті знання, які проектувальник кладе в основу операцій аналізу і синтезу, деталізації і конкретизації, розробки варіантів рішення проекту та їх оцінки. Якщо ж інженерні розробки "відстають" або ще не склалися, то проектувальник звертається до фахівців - практиків (виготовлювачам, експлуатаційникам, експертам за споживанням) у пошуках досвідчених знань, необхідних для проектування. Сьогодні досвідчені знання - один з основних продуктів роботи наукових відділень у проектних інститутах. Так зване узагальнення досвіду проектування, вивчення досвіду роботи спроектованих об'єктів, уточнення і вдосконалення норм проектування, ряд наукових досліджень фактично спрямовані саме на отримання досвідчених знань. Наприклад, якщо розрахунок міцності, навантажень, стійкості (в архітектурному проектуванні) або струмів, опорів і напруг (в електротехнічному проектуванні) здійснюється на основі розвинених інженерних дисциплін і обслуговуючих їх технічних наук, то "розрахунок" потоків руху та поведінки людей в будівлях (або місті), а також "розрахунок" діяльності в складних "людино-машинних" системах йдуть на основі досвідчених знань та міркувань (описів прототипів, спостережень, гіпотез і т.д.).
Дослідження показують, що проектування вінчає собою тривалу еволюцію техніки та інженерії. Технічна (доінженерная) діяльність мала справу з реальними знаряддями, спорудами і машинами, "технік" діяв методом проб і помилок, повільно удосконалював свої вироби, орієнтуючись на досвід їх вживання, прототипи, традицію технічного мистецтва. Інженерія є предтечею проектування. Вона вперше з'єднує розробку семіотичних моделей (наукових знань і теорій) з технічним дією, організовуючи з них єдиний процес інженерного мистецтва. У інженерії, також вперше, складається процедура прямого задоволення вимог, що пред'являються до майбутнього виробу. Втім, інженер стурбований і обмежений насамперед зв'язком у виробі двох начал - природного і технічного, перший початок - джерело енергії, сили, руху; друге - можливість втілити ці природні процеси в життя, поставити їх на службу людині, зробити моментом цілеспрямованої дії.
Підкреслимо ще раз, що на відміну від техніки і почасти інженерії проектування вже не звертається до реального матеріалу, виробу, досвіду. Організовуючи виробництво через проекти, воно остаточно звільняється і від технічної дії. Проектування - це мистецтво і "наука" чисто семіотичного дії, виріб тут з початку і до кінця створюється в площині знакових проектних коштів (моделей і розпоряджень). Можливість не звертатися до матеріалу, виробу, досвіду, можливість вирішувати виріб у площині операцій зі знаками, на моделях, порівнювати варіанти рішень, випробовувати і випробувати відповідні варіанти життєдіяльності дозволяє не тільки багаторазово стиснути терміни виготовлення виробів, але і зробити спільне рішення незмірно краща і більш оптимальніше . У порівнянні з інженерією проектування не робить різниці між одними процесами та іншими, одними вимогами і функціями та іншими. Для проектувальника естетичний план вироби, наприклад, настільки ж цінний, як природний, вимоги зручності і якості життя наскільки ж важливі, як і вимоги конструктивні. Саме в проектуванні задовольняються різноманітні вимоги, які пред'являються до виробу, причому задовольняються швидко і ефективно. З цієї точки зору проектування - це фактично перший і основний механізм у сучасній культурі, що забезпечує зв'язок виробництва зі споживанням, замовника з виробником.
Перевага інженерного забезпечення проектування перед досвідченим очевидно. По-перше, інженерні знання більш обгрунтовані (експериментально), ніж досвідчені, по-друге, вони більш операційним, суворі, точні (оскільки з їх допомогою можна вести розрахунки параметрів), по-третє, інженерні знання дозволяють вирішувати значно більш широкий клас завдань , ніж знання досвідчені. Останній момент пояснюється випереджаючої роллю наукових уявлень і теорій. Будучи діяльністю принципово семіотичної, що моделює, наукове дослідження (наука) дозволяє будувати знання (виявляти закономірності, співвідношення), орієнтуючись не тільки на потреби і запити практики, але і на конструктивно-предметні та пізнавальні міркування. Оскільки інженер запозичує наукові знання для розробки своїх конструкцій, він отримує можливість оперувати співвідношеннями, що описують значно ширшу область дійсності, ніж та, яка склалася у поточній практиці. У свою чергу, проектувальник, використовуючи інженерні знання про функціонування і будову, про те, як пов'язані функції з конструкціями, отримує можливість вирішувати більш широкий клас завдань (у порівнянні із завданнями, які можна вирішити на основі досвідчених знань). Таким чином, між наукою, інженерією і проектуванням у нормі існують тісні органічні зв'язку: наука забезпечує інженерію необхідними знаннями, а інженерія утворює необхідна умова для діяльності проектування.
Вище ми назвали класичний вид проектування "традиційним". Традиційне проектування можна специфікувати рядом принципів, які задають цілісність і кордони традиційного проектування, відокремлюючи його від квазіпроектних діяльностей, де ці принципи порушуються або взагалі не мають місця. Іноді принципи традиційного проектування формулюються у літературі (як, наприклад, принцип відповідності функціонування будовою), але частіше вони фігурують у професійній свідомості проектувальників у якості так званих очевидних міркувань і постулатів. Далі ми вкажемо кілька основних принципів традиційного проектування, не претендуючи на повноту (досвід показує, що зіставлення традиційного проектування з новими квазіпроектнимі діяльностями призводить до формулювання і нових принципів). Ось ці принципи.
1. Принцип незалежності - матеріальна реалізація проекту не змінює природу та її закони.
2. Принцип реалізованості - за проектом в існуючому виробництві можна виготовити відповідну проекту виріб - річ, споруда, будівля, місто, системи і т.п.
3. Принцип відповідності - у проектованому об'єкті можна виділити, описати, розробити процеси функціонування та морфологічні одиниці (одиниці будови) і поставити їх у відповідність один одному; те ж справедливо і щодо функцій і конструкцій.
4. Принцип завершеності - хоча майже будь-який проект може бути поліпшений в багатьох відносинах, тобто оптимізовано, в цілому тим не менш він задовольняє основним вимогам, що пред'являються до нього і його реалізації замовником, культурою, суспільством.
5. Принцип конструктивної цілісності - проектований об'єкт вирішується в існуючій технології; складається з елементів, одиниць і відносин, які можуть бути виготовлені в існуючому виробництві.
Принцип оптимальності - проектувальник прагне до оптимальних рішень.
Реалізуючи у своїй діяльності перший принцип, проектувальник описує і розробляє процеси функціонування вироби, мислячи їх в якості невід'ємної компоненти першою або другою природи. При цьому він припускає, що спільно з інженером створює оптимальні матеріальні умови для існування і протікання цих процесів, причому внесення через створення (виготовлення) в існуючі природні (і соціальні в тому числі) процеси цих матеріальних умов у вигляді вироби не змінюють загальну картину і закономірності цих та інших процесів функціонування. Вважається, що проектувальник при проектуванні може знехтувати спотворенням процесів функціонування, що виникають в результаті інженерно-проектної діяльності, оскільки, використовуючи знання (закономірності) цих процесів, він їх забезпечує і зводить спотворення до мінімуму.
Другий принцип заснований на поділі праці між проектувальником і виробником (тобто тим, хто реалізує проект у матеріалі - будівельником, монтажником, складальником і т.п.), на відокремленні семіотичної проектної діяльності від виробничої, що спирається на проекти. Принцип реалізованості змушує розробляти проект таким чином, щоб той міг бути реалізований у сучасному виробництві (наприклад, вимагає доводити конкретизацію і деталізацію проекту до такої міри, щоб проектований об'єкт "постав" як складається з одиниць (елементів і відносин), які можуть бути виготовлені в сучасному виробництві. Таким чином, з принципу реалізованості ніби випливає принцип конструктивної цілісності проектованого об'єкта. Він диктує певний спосіб реалізації проекту, а саме проектований об'єкт може бути представлений і розроблений у вигляді кінцевого числа одиниць, заданих, наприклад, у виробничих каталогах, нормах, правилах і т.п.
До першого та другого принципам тісно примикає і третій, найбільш чітко усвідомлюваний в проектуванні. Принцип відповідності передбачає, що кожному процесу функціонування (функціонування в цілому) може бути поставлена у відповідність певна морфологія (будова), а також функцій поставлені у відповідність певні конструкції. У практиці проектування цей принцип закріплюється, з одного боку, в системі норм, нормалей, методичних приписів, з іншого - за допомогою існуючих прототипів і різних зразків проектів і споруд. Стосовно до архітектурного проектування принцип відповідності (споруди - процесу, конструкції - функції) і принцип реалізованим вперше сформулював А. В. Розенберг. Зокрема, принцип відповідності він вважав основним принципом проектування архітектурних споруд [70, с. 13]. Сучасну формулювання цього принципу можна зустріти, наприклад, у Е. Григор 'єва [30, с. 65].
Принцип завершеності, навпаки, менше за все усвідомлюється в проектуванні, очевидно, тому, що задоволення основних вимог, що пред'являються до проекту, одна з основних цілей, яку переслідує проектувальник. Цей принцип не був усвідомлений до тих пір, поки в наш час не стали створюватися проекти, хоча і удовлетворявшие особисто проектувальників-авторів, але не задовольняли замовника і суспільство.
Принцип оптимальності проектування (оптимальності проектних рішень) не тільки чітко усвідомлений, а й обговорюється на теоретичному рівні [27]. Спроби зробити проектування оптимальним фактично ведуть до нової його організації.
Потрібно зауважити, що кожен з зазначених нами шести принципів традиційного проектування є не тільки строго певна установка і цінність проектувального мислення, а й певне поле проблем і зусиль теоретиків та методологів проектування.
Розглянуті тут особливості та принципи проектування характерні тільки для класичного традиційного проектування (інженерного, архітектурно-будівельного, технічного). Розповсюдження їх на інші види діяльності (містобудування, дизайн, управління, економічне планування тощо) ускладнене в силу відсутності або недосконалості наукових і досвідчених знань про закономірності функціонування відповідних об'єктів (міст, управління, економіки, соціокультурного життя і т.д. ). І тим не менш експансія проектування на ці види діяльності відбувається. Проте в нових квазіпроектних діяльностях істотно змінюється вживання основних проектних коштів, а саме проектування починає виступати як підлеглий момент або етап інших більш складних діяльностей (організаційно-управлінської, системотехнічну, социотехнической) [63].
Виявлення технічної реальності
Саме інженерія, інженерний підхід дозволили усвідомити, що виготовлення пристроїв, діючих на основі розрахунку процесів природи, відрізняється від інших видів виготовлення, де дія природних процесів або незначно (зате істотні інші процеси, наприклад діяльності) або ж природні процеси неможливо розрахувати і поставити. Продукти інженерної діяльності та стали переважно називати технікою. Інший фактор, що сприяє виявленню технічної реальності - усвідомлення все зростаючого значення, яке продукти інженерної діяльності стали надавати на життя людини і суспільства. Третій фактор - поява спеціальної групи інженерних професій, технічної освіти, технічних наук. Нарешті, з другої половини ХІХ століття можна говорити також і про специфічний усвідомленні технічної реальності, з одного боку, в методології науки при обговоренні особливостей і природи технічних наук, з іншого - у філософії техніки. Вийшовши на поверхню наукової і суспільної свідомості, техніка з цього часу поступово починає привертати до себе все більше уваги, причому відношення до неї, як ми вже відзначали, коливається від повного її заперечення як джерела можливих бід, до тверджень типу, що техніка - це наша доля, а з долею, як відомо, не сперечаються. Техніка для філософського вивчення виявилася досить міцним горішком, про що, наприклад, свідчить те, що до цих пір так і не було створено достатньо задовільною концепції техніки, а також і те, що багато філософів техніки говорять про "таємниці техніки".
Закономірності розвитку техніки. Існує досить багато робіт з філософії техніки, автори яких намагаються встановити "закони розвитку техніки". Однак більшість таких законів не витримують ніякої критики і насамперед тому, що їхні творці розуміють техніку насамперед субстанционально, як технічні споруди. Зрозуміло, що технічні споруди можуть бути описані за самих різних позицій (їх ефективності та значення, будовою, структурі, типами знань, які використовувалися при створенні техніки, часу експлуатації та ареалах поширення тощо) і, отже, можуть бути виявлені відповідні, але абсолютно різні закони розвитку техніки. Так як ці позиції не відрефлексувати і, крім того, не відповідають інтуїтивно відчувається сутності техніки, то виділені дослідниками "закони розвитку техніки" або ігноруються іншими дослідниками, або не вважаються загальними законами, а просто емпіричними спостереженнями. З останнім цілком можна погодитися.
У якому сенсі можна говорити про "закони розвитку техніки"? Ясно, що це не закони природи. Але й не чисті закони діяльності, адже сутність техніки окрім діяльності визначається і рядом інших елементів, наприклад технічним середовищем. Закони розвитку техніки - це закони, яким підкоряються артефакти. На зміну техніки впливають і закони діяльності, і семіотичні закони, і зміна культур, але також підсумки розвитку самої техніки. З урахуванням сказаного спробуємо намітити ряд законів розвитку техніки.
"Закон подібності". Відомо, що нові технічні пристрої (знаряддя, механізми, машини) або їх елементи за багатьма параметрами схожі на існуючі або які були у минулому, а нові інженерні або технічні рішення повторюють якісь особливості традиційних рішень. Подібне схожість можна визначити як "закон подібності", і пов'язати з самою природою техніко-виробляє діяльності. Так діяльність може відтворюватися рецептурно, відповідно до якимись правилами, за зразками (прототипам). І створення нової техніки часто здійснюється відповідно до ідей подібності або подоби тих чи інших технічних пристроїв або їх елементів.
"Закон технічного ефекту". Відкриття нового природного процесу, що обіцяє практичний ефект, або формування нової галузі використання природних процесів часто (але, природно, не завжди) призводить і до створення нової техніки. У тому випадку, якщо це відбувається, тобто при реалізації й інших необхідних умов, можна говорити про дію "закону технічного ефекту".
"Закон інженерної гомогенності". Як ми вже відзначали, один з напрямів вдосконалення існуючої або створення нової техніки - зведення технічних пристроїв або їх елементів до таких, які можна описати на основі існуючих природних або технічних наук. Інший варіант - зведення технічних пристроїв до вже створених інженерним шляхом технічних пристроїв або їх елементам. У результаті технічні пристрої гомогенізують, не взагалі, а щодо інженерної діяльності (тобто складові їх основні процеси зводяться до природних, умови, що визначають ці процеси, теоретично описуються в природних або технічних науках, параметри відповідних технічних пристроїв розраховуються).
"Закон технологічної гомогенності". Гомогенізація структури технічного пристрою здійснюється не тільки щодо інженерної діяльності, але й технології. Необхідна умова технологічної гомогенізації - представлення технічних пристроїв, що створюються в дослідницькій, інженерної, проектувальної, виробничої та інших видах діяльності, як одиниці, підсистем або подій технологічної реальності. Під останньою можна розуміти реальність, в якій розрізняються притаманні технології аспекти: новації у діяльності, що забезпечують цивілізаційні зрушення і завоювання, механізми розвитку діяльності, що дозволяють створити ці новації, соціокультурні фактори, що визначають і обмежують можливість розвитку діяльності. У кінцевому рахунку закон технологічної гомогенності визначає можливість нових синтезів різних типів природничо-наукових і технічних знань, діяльностей, сфер, що і складає основу технології.
"Закон функціональності". Відповідно до цього закону одні технічні пристрої і рішення тягнуть за собою інші в силу виникнення нових функцій. Так створення машин зробило необхідним розробку органів управління машинами, створення органів машинного управління призвело до розробки систем контролю та зворотного зв'язку, створення технічних систем з великою кількістю елементів і підвищеними вимогами до їх роботи - до розробки систем надійності (дублювання елементів, контроль за їх роботою, особливі конструктивні рішення, які ведуть до більшої надійності і т.д.).
"Закон технобіологіческого подоби" (закон Кудріна). В. І. Кудрін показав, що при масовому проектуванні і виробництві технічних виробів, кожне з яких фіксується в документах (проектних, технологічних, експлуатаційних), технічні вироби починають "вести" себе як біологічні особини в популяціях. Іншими словами, щодо таких популяцій технічних виробів можуть бути сформульовані закони, подібні біологічним [41].
"Закон концептуалізації техніки". З появою різних форм усвідомлення техніки (у сфері професійної самосвідомості, методології науки та інженерної діяльності, технічної освіти, філософії техніки) на розвиток техніки істотний вплив стали надавати "концепції техніки". Ідеї і концепції механізму і машини, дизайнерські теорії техніки, системотехніка, біоніка, технологічні концепції техніки - окремі приклади подібних концепцій техніки, що зробили величезний вплив на її розвиток.
У XVI-XVII столітті ідеї інженерії та розвитку техніки на основі інженерної діяльності були всього лише задумом і окремими практичними зразками. Але в міру розвитку нової науки та інженерії, а в XIX-XX століттях - індустріального виробництва, цілком спирається на інженерію та проектування, образ нового технічного світу стає все більш відчутним. Однак філософію техніки цікавить не зовнішній вигляд технічного світу, не сам факт вражаючого ускладнення техніки і навіть не просто закономірності розвитку технічних форм, а джерела і детермінанти, що визначають функціонування і розвиток техніки. Серед них важливе місце займає, як ми писали вище, науково-інженерна картина світу, що склалася наприкінці XIX - початку XX століття.