О терминах науки и проектной деятельности
1. Научный принцип. Это понятная всем установка, побуждающая наблюдателя к следующему разумному действию. Принцип обязывает ученого просчитать всю последовательность действий с учетом выявленных особенностей состояния и поведения изучаемого объекта. Известны три таких принципа, движущих ученого к правильному действию.
Первый принцип — «взаимное увязывание» неоднородностей. В науке он требует увязать причину явлений и последствия. Пока это не удается сделать корректно во всем. При проектировании промышленных технологий этот принцип требует координировать источник опасности и источник затрат, качество исходного сырья и транспортную удаленность его источника и т.д. Этого также не делается. Например, непонимание связей между «опасностью» и «безопасностью» приводит к огромным затратам на постоянное обеспечение защиты персонала и инфраструктуры от опасности вместо одноразовых затрат на нейтрализацию ее источника.
Второй принцип — «изменчивость» — указывает на время как на вереницу перемен в структуре, свойствах и функциях объекта. Количественных закономерностей таких изменений в веществах и материалах ученые с каждым годом выявляют все больше и больше, что позволяет моделировать текущие процессы и прогнозировать будущее состояние объекта. Наука предлагает три модели прогнозирования: линейную, циклическую и спиральную форму зависимости свойств вещества от времени жизненного цикла.
При проектировании производственных систем 21-го века требуется использовать только спиральную модель их развития. Это когда новая технология проектируется на основе исключения источников опасности и затрат из существующей технологической схемы, а отходы производства рассматриваются как дополнительный ресурс развития. Это прогрессивные изменения.
Регрессивные изменения свойств и функций объекта возникают при использовании линейной и циклической моделей производственных систем, которые требуют брать для своей устойчивости всегда больше исходных ресурсов, чем отдавать их на выходе. А это уже производственная патология, а не система.
Третий принцип — «системность» — в науке предполагает оценивать ситуацию комплексно, что не всегда реализуется на практике из-за огромного количества влияющих факторов. Поэтому все, что непонятно, здесь называют «сложными» системами. Надо полагать, что принцип «системности» в проектной деятельности требует от проектанта не простого копирования старых технических решений, а разработку их множества на основе новых идей от ученых различных наук. Такой принцип требует грамотно составленного алгоритма проектирования и указывает на требуемый для этого объем знаний.
Оговоримся, что если в науке все три принципа рассматриваются отдельно друг от друга и отвечают на вопрос «потому, что…», то в проектной деятельности, отвечая на вопрос «для того, чтобы…», принципы не должны отделяться друг от друга.
2. Постулат. Это граница, за которую конкретная наука не выходит в своих знаниях. Для ученого это информация, ограничивающая его творческий потенциал.
Например, скорость света есть такая-то величина. Всё, думать не надо. В различных науках распространены свои постулаты, поэтому, в отличие от научных принципов, постулаты не универсальны, а имеют свою узкую сферу применения.
Один из постулатов классической механики звучит так: «взаимодействием прибора с объектом можно пренебречь». Этим самым для статики, динамики и кинематики обозначены общие границы.
По сути, постулаты противоречат научным принципам познания. Например, описание процесса движения тел в смесителе будет по-своему верным и правильным с точки зрения каждой отдельной науки, но при этом оно никогда не будет полным и исчерпывающим. По этой причине, возможно, технологи до сих пор не умеют обеспечивать полную однородность многокомпонентных смесей в реакторах, сколько бы времени их ни смешивали. Вывод напрашивается автоматически и звучит как постулат: для проектной деятельности любой научный постулат является препятствием к междисциплинарным знаниям.
3. Научная теория. Считается, что «научная теория» есть упорядоченная и обоснованная система взглядов ученого, его суждений, позволяющих адекватно объяснять факты, анализировать процессы, прогнозировать и регулировать их развитие.
Но для проектирования производственных систем нужна не «система взглядов» ученого, а его конкретные знания, сформулированные в виде тезиса или формулы. Например, разработка русского инженера Д. И. Журавского в 1850 году касается метода проектирования стержневых конструкций мостов, которых до этого просто не существовало в проектной практике. Почему этот метод называют «теорией расчета мостовых ферм», непонятно. Так как идея Д. И. Журавского позволяет существенно снижать затраты на материалы и обеспечивать необходимую прочность и жесткость мостов, может, стоит считать это не теорией, а новым конструктивным или, лучше, техническим решением?
Есть еще «теория строения органических веществ», три основных тезиса которой сформулированы учеными на основе исследований А. М. Бутлерова. Для проектанта химической технологии это не теория, а удобный способ предсказания вероятного хода реакции и свойств нового соединения на основе знаний только лишь конфигурации исходных молекул. Этого фактора недостаточно для четкого количественного расчета. Поэтому теория многого не объясняет.
Например, диметиловый эфир — это газ, а этиловый спирт — это жидкость, но и то, и другое соединение обозначают одинаковой молекулярной формулой и молярной массой. Возможно, объяснение этого «изомерией» успокаивает ученых, но для технологов все эти «непонятки» генерируют технические проблемы. Мы до сих пор не имеем одностадийных и безотходных химических технологий. Теория А. М. Бутлерова сдерживает их развитие и оставляет в статусе «недодуманных» и «недоделанных».
Анализ еще одной «теории» 19-го века также показал, что это не просто научные суждения математика и механика А. М. Ляпунова, а метод расчета устойчивости движущихся в пространстве объектов, который подтверждает свою надежность уже более 120 лет.
Таким образом, все «научные теории» являются плохими или хорошими, но все же «методами расчета». И если этот метод расчета количественных, а не вероятностных значений, то он приемлем и для проектной деятельности.
4. Идея. К идее можно отнести любые варианты решения каких-либо проблем. Если этот вариант касается решения научной проблемы, то и идея будет называться научной. Любой вариант решения технического противоречия, естественно, будем называть технической идеей.
В основе любой идеи — знание человеком сути вопроса, его врожденное любопытство и желание творить что-то новое в любых условиях. Например, идея управления вектором тяги летательного аппарата с помощью качающейся камеры сгорания ракетного двигателя пришла к Н. Кибальчичу в тюремной камере. Более наглядным примером рождения научной идеи и ее превращения в технический прототип является аппарат доктора Илизарова, прообразом которого стали обычная лошадиная сбруя и оглобли.
Множество примеров подтверждают, что предвестником научной или технической идеи является восприятие ее будущего образа. Именно образы формируют изменения в привычных для всех традиционных технологиях. Мы используем способность воображения для того, чтобы понять, как технический комплекс будет функционировать в той среде, куда мы его разместим. Если это водная поверхность, то мы создаем образ дельфина или водомерки. Если это воздушная атмосфера, то, естественно, ориентируемся на образ птицы или стрекозы. Образ новой конструкции паровой машины возник у часовщика Д. Уатта, а образ прядильной машины сформировался у цирюльника Р. Аркрайта в процессе изготовления париков. Известно также, что образ швейной машинки с ножным приводом и горизонтальным челноком к А. Зингеру пришел на мельнице.
Явного алгоритма, гарантированно ведущего к рождению идеальной технической идеи, возможно, и нет. Многие ссылаются на фантазию, другие долго размышляют, третьи призывают заниматься прототипированием. Но история создания технических систем демонстрирует нам верность одному неизменному правилу: на всех этапах их проектирования проектант совершает свой творческий акт в соответствии с образом проектируемой системы. Нужна ли в этом процессе «научная идея», еще неизвестно.
5. Техническое решение. Это научная идея, подтвержденная на уровне прототипа или физической модели. Этого достаточно интеллектуальному инвестору и технически грамотному заказчику проекта для запуска процесса оценки всего множества технических решений на соответствие критериям полезности и рациональности.
Наука такими терминами пока не оперирует. А жаль. Если научная идея остается в статусе научной статьи, то техническое решение на основе этой же научной идеи не только удовлетворяет тщеславие ученого, но и обеспечивает ему материальное благополучие. Это факт, который ученый должен учитывать при постановке самому себе исследовательских задач.
Самое главное, не надо путать документ с чертежами и спецификациями под названием «Техническое решение проекта» и само понятие «техническое решение» как вариант воплощения научной идеи в культуре проектирования производственных систем для освоения окружающего пространства. Чертежи АЭС можно передать любому государству, но для создания системы энергообеспечения необходимы этика проектирования и развитая техническая культура жизнеобеспечения.
Те технические решения, которые мы, не обладая еще такой культурой, приобретали и копировали с начала 20-го века, как оказалось, работают только при условии наличия сотни других, обеспечивающих инструментальную, сырьевую и интеллектуальную базу производства. Сегодня подобные технические решения с высокой зависимостью от «других» нам не нужны. Требуется множество новых вариантов соединения и разъединения материалов и веществ без затрат, без отходов, без источников опасности, да и еще в одну стадию. И здесь без научных идей нам не обойтись. И надо сказать, такие научные идеи уже есть, и они должны трансформироваться в полезные и рациональные технические решения. Поэтому понятие «техническое решение» для ученых страны должно быть сегодня наиболее важным.