Что знают инженеры и как они это знают
Что знают инженеры и как они это знают: аналитические исследования из истории авиации (The Johns Hopkins University Press, 1990) - это историческая рефлексия по инженерной практике в авиации США с 1908 по 1953 год, написанная опытным практиком и инструктором. Этот период представляет собой расцвет авиации, который был чреват неопределенностями и многочисленными путями ко многим возможным мирам . В книге отражены два основных вывода из этого периода. Вывод первого порядка этой книги-о том, что знают инженеры."Пять тематических исследований из истории авиационной техники используются для доказательства того, что техника часто требует своего собственного научное открытие. Таким образом, инженерную деятельность следует понимать как деятельность, порождающую знания, которая включает прикладную науку, но не ограничивается прикладной наукой. Вывод второго порядка этой книги относится к "как инженеры знают", используя те же самые тематические исследования, чтобы выявить закономерности в природе всего инженерного дела. Эти паттерны формируют ” эпистемологию " техники, которая может указать путь к “инженерному методу” как к чему-то отличному от научного метода .[1]:169, 256 Уолтер Винсенти заканчивает работу общей "вариационно-селекционной моделью" для понимания направления технологических инноваций в истории человечества. Книга наполнена многочисленными дополнительными наблюдениями и историями, рассказанными практикующим врачом и инструктором. Возможно, именно поэтому доктор Майкл А. Джексон, автор книги "структурированный дизайн и проблемные фреймы", завершил свое выступление перед инженерами следующим заявлением: "прочитайте книгу Винсенти. Прочтите его внимательно. Прочти его сто раз."
Автор[править]
Уолтер г. Винченти (обычно произносится "vin-sen-tee" в США или "vin-chen-tee" на итальянском языке) (1917–настоящее время) является почетным профессором авиационной и аэрокосмической техники в Стэнфордском университете . в 1987 году он был принят в Национальную инженерную академию “за новаторский вклад в аэродинамику сверхзвуковых летательных аппаратов и фундаментальное понимание физической газовой динамики гиперзвукового потока. его важным учебником с первой части его карьеры является "введение в физическую газовую динамику" (1-е изд.1965, 2-е изд. 1975). Фактически у Винченти было целых две карьеры: одна-как передового авиационного инженера, а другая-как ведущего историка техники. Это дало ему двойную точку зрения, чтобы думать о том, как работают технологические инновации. Кроме того, он расширил значимость инженерии для общества, основав в 1971 году Стэнфордскую дисциплину под названием "ценности, технология и общество", которая теперь называется наукой, технологией и обществом. в возрасте 90 лет он опубликовал свою самую последнюю работу с Уильямом М. Ньюманом "об инженерном использовании инженерной истории", которая появляется в технологии и культуре .
Фон[править]
What Engineers Know was first published in 1990 when Mr Vincenti was 73 years old after full careers in aerospace engineering, the history of technology, and instructing. Пять тематических исследований, использованных для доказательства в этой книге, относятся к первой половине 20-го века, 1908-1953. В этот период автор работал в Национальном консультативном комитете по аэронавтике (НАКа) с 1940 по 1957 год. четыре из пяти тематических исследований, использованных в качестве доказательств в этой книге, были впервые опубликованы независимо в области технологии и культуры между 1979 и 1986 годами. В течение этой эпохи другие авторы начали опровергать представление об инженерии как исключительно прикладной науке. Затем, в 1990 году, пять тематических исследований Винченти косвенно поддержали этот новый дискурс об инженерии как дисциплине, генерирующей знания.
Область[править]
Профессия "инженер" охватывает широкий спектр практической деятельности. Таким образом, автор сужает рамки своих пяти тематических исследований тремя способами.[1] : 6-9 во-первых, рассматриваемый сквозной процесс проектирования содержит три фазы, включая проектирование, строительство / производство и эксплуатация. Эти случаи происходят в основном из стадии проектирования инженерных систем. Одним из исключений является пятое тематическое исследование по скрытым клепаным соединениям, которое включало тесное взаимодействие между дизайном и производством. Во-вторых, дизайн можно классифицировать как нормальный или радикальный. Эти тематические исследования относятся к нормальному дизайну. В-третьих, сама нормальная конструкция является многоуровневой. Эти уровни следуют от определения проекта вниз к общей конструкции, главному компонентному дизайну, подразделению компонентного дизайна, и сильно специфическим проблемам (как планформ, профилирование и приборы высоко-подъема). Эти пять тематических исследований исходят в основном из этих более низких уровней. Таким образом, в совокупности эти тематические исследования охватывают проектирование, нормальное проектирование и весьма конкретные проблемы на самом низком уровне", чтобы помочь исправить пренебрежение этой большой и важной областью."[
Резюме тематического исследования (что знают инженеры)[править]
Эти пять тематических исследований организованы по главам. Глава 2 касается конструкции профиля в целом. Ранняя работа Дэвиса иллюстрирует, как полезно инженерное дело было сделано людьми, которые не имеют никакого формального обучения в области инженерии. Крыло Дэвиса было инструментальным, хотя у Дэвиса не было теоретической основы, чтобы знать, как или почему. Глава 3 посвящена тому, как инженеры проектируют в соответствии с летными качествами удовлетворительно для пилотов. Это тематическое исследование иллюстрирует, что может существовать ключевая связь между поведением человека и техническими требованиями, которые могут значительно повлиять на результаты. Таким образом, " искусственный дизайн-это социальная деятельность." Глава 4 разъясняет важность ситуаций анализа регулирующего объема в механическом проектировании. Контрольный объем анализа в то время отсутствовал в учебниках физики. Таким образом, у инженеров было научное требование, которое не было адекватно рассмотрено никакой естественной наукой. Важно отметить, что такие тематические исследования являются примерами того, почему существует такая вещь, как "инженерная наука". В главе 5 рассматривается динамическая задача проектирования и выбора пропеллера . Пример с пропеллером иллюстрирует, как инженеры разрабатывают методы для учета отсутствия необходимой научной теории. В этом случае "вариация параметров" использовалась для картографирования и исследования предмета, где не существовало никакой всеобъемлющей научной теории (в физике).[1]: 160-161 наконец, в главе 6 описана задача проектирования заподлицо-клепаных соединений для самолетов. Это тематическое исследование показывает, как требования производства могут оказывать обратное влияние на проектирование, тем самым приводя к итерациям между производством и проектированием. Это тематическое исследование также иллюстрирует, как существуют аспекты инженерной деятельности, которые не могут быть адекватно описаны как наука, такие как механика заклепок "feel", разработанная для того, какое давление следует применять при завершении алюминиевой структуры с напряженной кожей самолета (см. "молчаливое знание" ниже).
Эпистемология инженерии (откуда инженеры знают)[править]
На протяжении всей книги Уолтер Винченти делает эпистемологические наблюдения, относящиеся к технике. Ниже приведены шесть из нескольких наблюдений, сделанных на протяжении всей книги. Эти наблюдения не представляют собой "инженерный метод" как таковой, но предлагают гипотезу, что они могут указать путь для дальнейших исследований. Он писал: "в заключительном абзаце пятой главы я также поднял вопрос о том, может ли быть полезно искать" инженерный метод", аналогичный, но отличимый от научного метода, который был плодотворной заботой для истории науки. Может быть, описанный здесь процесс вариационного отбора и есть тот самый метод, отличительные черты которого лежат в критериях отбора и косвенных методах, используемых для быстрого прямого испытания?"
Семь интерактивных элементов инженерного обучения[править]
Во-первых, существует закономерность для итеративного процесса инженерных открытий, наблюдаемого при разработке спецификаций летного качества. этот процесс называется "семь интерактивных элементов инженерного обучения" и включает в себя::
- Ознакомление с транспортным средством и распознавание проблемы .
- Идентификация основных переменных и вывод аналитических понятий и критериев .
- Разработка приборов / методов пилотирования для проведения измерений в полете .
- Рост и уточнение мнения пилотов относительно желательных летных качеств.
- Объедините результаты 2-4 в продуманную схему для исследования качества полета .
- Измерение соответствующих летных характеристик для поперечного сечения летательного аппарата.
- Оценка результатов и данных о летных характеристиках с учетом мнения пилота для получения общих технических характеристик.
Жирный шрифт из исходного текста изолирует шаги в нейтральном по отношению к теме порядке. ===Шесть категорий инженерных знаний
Во-вторых, существует закономерность в самих категориях инженерных знаний. Эти шесть категорий инженерных знаний являются:
- Основные конструктивные решения
- Критерии и спецификации
- Теоретический инструментарий
- Количественные данные
- Практическое соображение
- Инструменты дизайна
Семь видов деятельности по генерированию знаний[править]
В-третьих, Уолтер Винченти видит закономерность в знании / науке, порождающей деятельность инженерии. Эти семь видов деятельности по генерированию знаний включают::
- Передача от науки
- Изобретение
- Теоретические инженерные исследования
- Экспериментально-технические исследования
- Практика проектирования
- Производство
- Прямое Судебное Разбирательство
Связь между категориями и видами деятельности[править]
В-четвертых, помещая шесть категорий знаний и семь видов деятельности по генерированию знаний в таблицу x-y, эти виды деятельности по генерированию знаний частично предсказуемым образом пересекают категории знаний. Полученная таблица служит аппроксимацией того, какие инженерные задачи могут с большой вероятностью привести к получению новых инженерных знаний., таблица 7-1 полученная диаграмма "предназначена для обсуждения более чем набора жестких и быстрых делений."
Классификация инженерных знаний[править]
В-пятых, он заново классифицирует само инженерное знание. Знания, полученные в результате инженерной деятельности, обычно можно классифицировать по этапам, таким как проектирование, производство или операции. другой способ думать о категориях инженерных знаний-это описательные знания , предписательные знания и неявные знания . он добавляет термины Гилберта Райла "зная это" и "зная как" , Чтобы проиллюстрировать цель каждой категории знаний. "Знание того, что или что" нужно делать в инженерном деле-это смесь описательного и предписательного знания. "Знание того, как" это делать-это смесь предписывающего и неявного знания. Таким образом, эти тематические исследования показывают необходимость всех трех видов знаний в области инженерии.
Вариационно-селекционная модель технологических инноваций[править]
Наконец, он постулирует вариационно-селекционную модель роста знаний. На всех уровнях иерархии проектирования рост знаний ведет к увеличению сложности и мощности процесса вариации-отбора путем модификации как механизма вариации, так и расширения процессов отбора опосредованно. Вариация и отбор каждый добавляет два реалистичных принципа для развития технологии: слепоту к вариации и неуверенность в отборе.
Винченти приходит к выводу, что наша слепота к огромному потенциалу в вариациях дизайна не подразумевает случайный или непреднамеренный поиск. Слепой человек в незнакомом переулке использует трость, чтобы предоставить информацию, чтобы исследовать ограничения намеренно, не имея ни малейшего представления, куда ведет переулок. Аналогичным образом, инженеры действуют в дизайне “слепо” в том смысле, что “результат не является полностью предсказуемым”, поэтому “лучшие” потенциальные вариации в некоторой степени невидимы. В результате нахождение высоко функционирующих конструкций не является нормой. Он отмечает: "со стороны или в ретроспективе весь процесс имеет тенденцию казаться более упорядоченным и преднамеренным—менее слепым, чем обычно.”
Однако Винсенти использует различия между братьями Райт и французами, чтобы показать, что существует диапазон в том, как мы управляем слепотой к вариациям. Братья Райт сконструировали летательный аппарат раньше французов, хотя они начали экспериментировать примерно в то же время. Французы 1) апеллировали к тому немногому, что было известно о Райтсе/Лэнгли, 2) ментальные представления о том, что может быть успешным, и 3) руководство из растущего летного опыта. Но " поскольку [#1 и #3] были скудны, однако, уровень слепоты, по крайней мере на первый взгляд, был очень близок к тотальному.”
Какова была разница в процессе между Райтами и французами?
Французский процесс проб и ошибок имел меньше теоретического анализа (или новых инженерных знаний). Поскольку " французы не были склонны к теоретическому анализу, вариации могли отбираться для удержания и уточнения только по следам в полете.” [курсив добавлен] Для Райтов продвижение основных принципов в теории через анализ давало точные ярлыки для прямых испытаний, что делало французский процесс более исследовательским в ретроспективе. Таким образом, процессу отбора способствуют 1) теоретический анализ и 2) эксперименты (например, в аэродинамических трубах) вместо непосредственного испытания реальных (“открытых”) версий в окружающей среде. Рост знаний увеличивает силу заместительных судебных разбирательств вместо фактических / прямых судебных разбирательств.
Неопределенность в процессе вариации-отбора (слепота в вариации и неуверенность в отборе)[править]
В долгосрочной перспективе " весь процесс вариации-отбора-вариация и отбор вместе-наполнен неопределенностью."На уровень неопределенности влияют две вещи. Во-первых, " неопределенность исходит из степени слепоты в вариациях.” Неопределенность во всем процессе уменьшается по мере созревания технологии—он отмечает, что авиаконструкторы сегодня работают с большей “уверенностью”, чем французы начала 1900-х годов или даже его эпохи, работающие в NACA. Тем не менее, есть парадокс в уменьшении слепоты. В то время как слепота уменьшается с течением времени, успехи одновременно становятся все более труднодоступными и более сложными... что в свою очередь увеличивает слепоту! Таким образом, искушение увидеть чистое снижение слепоты “проистекает из иллюзии."Процесс вариационного отбора может создать столько же слепоты, сколько он уменьшает; просто спросите "талантливых инженеров, которые борются за развитие зрелой технологии, такой как современная аэронавтика..."
Второй фактор неопределенности во всей вариационно-селекционной модели - это "неуверенность" в процессе отбора. Как опосредованные, так и открытые испытания страдают от неуспешности, что добавляет сложности в модель выбора вариантов. Но в отличие от слепоты в вариации, неуверенность в отборе уменьшается с точностью в обоих видах испытаний.
Слепота и неуверенность характеризуют сложный или трудный характер эволюции технологий в модели вариационного отбора. затем автор ретроспективно рассматривает пять тематических исследований, чтобы продемонстрировать, как вариация-отбор и слепота-неуверенность работали в каждом случае. в общей сложности, "совокупный рост инженерных знаний в результате индивидуальных вариационно-селекционных процессов действует, чтобы изменить характер того, как эти процессы осуществляются."