Виталий Георгиевич Горохов, Вадим Маркович Розин:
Формирование и развитие инженерной деятельности

Введение

Если сравнить современную инженерную деятельность с её состоянием, скажем, во второй половине XIX столетия, то бросаются в глаза разительные изменения. И дело здесь не просто в количественном усложнении инженерных объектов, увеличении числа их компонентов и связей, расширении объёма научных знаний, используемых инженером. Изменилась сама структура инженерной деятельности и задачи, которые в ней решаются. Инженерное конструирование, опирающееся на одну или две научные дисциплины, сменилось разработками, включающими наряду с конструированием проектирование и внедрение, использующие знания различных наук. В настоящее время инженеры участвуют в создании не только технических, но и организационных, экономических, экологических и даже социальных систем. При этом инженерная деятельность включается в системотехническую деятельность и системное проектирование ¹.

Изменение структуры инженерной деятельности и новые задачи, которые в ней решаются, делают необходимым методологический анализ этой деятельности, её связей с наукой и производством. Однако эффективное исследование современного состояния инженерной деятельности невозможно без изучения её истории и формирования. Именно в этом контексте сложилась потребность проанализировать инженерию как бы заново, вернуться к её истокам, рассмотреть процесс её развития, определить её специфику и место в современной культуре.

Предыстория инженерной деятельности

Противопоставление научного и технического мышления восходит ещё к античным представлениям. В Античности чётко разводились теоретическая и практическая деятельности: «Целью теоретического знания является истина, а целью практического — дело» ². Чтобы понять античное отношение к науке и технике, достаточно вспомнить, какую роль тогда играли познание, мудрость. Именно в античной культуре были впервые сформулированы ценность и реальность «чистой» науки. Причём получение «знания ради знания» рассматривалось как высшая форма человеческой деятельности, сравнимая лишь с высшим разумом (богом). «… Из наук считается мудростью та, которая избирается ради неё самой и в целях познания, а не та, которая привлекает из-за её последствий»… ³

Мудрость и знание культивировались и воспроизводились свободными людьми в эзотерических обществах, школах л академиях. Занятие наукой предполагало не только умение рассуждать, доказывать, вычислять, строить фигуры, но и обладание многими, неизвестными прежде способностями: желать всё непознанное сделать познанным, уметь удивляться противоречиям и стремиться разрешить их («ибо вследствие удивления люди и теперь, и впервые начали философствовать, но тот, кто испытывает недоумение и изумление, считает себя незнающим» ⁴), получать удовольствие от познания, озарения, догадки, и так далее. Техническое же действие осмысливалось в другой, практической или опытной, более низменной и приземлённой реальности. Хотя вещи и машины выходили из рук ремесленников («людей опыта»), причины, которые ими двигали (достижение «блага»), и лежали в основании дела, знали только мудрые, то есть те, кто владел знанием, наукой.

В античной культуре научное познание было направлено прежде всего на такую организацию знаний, которая исходила из ограниченного числа «начал» (аксиом, постулатов, определений), позволяла снять противоречия и другие затруднения в мышлении, единообразно осмыслить существующий предметный материал. Сами же знания рассматривались уже как готовые, полученные в ходе наблюдений, размышлений, обобщений. Роль науки сводилась к установлению истины путём доказательств, решения проблем, проведения строгих рассуждений. В этом смысле практика и техника являлись лишь одним из источников знаний, не прошедших обоснование на истинность, не получивших научной организации. Объекты техники не отождествлялись с «началами», «родами бытия», «причинами», лежали как бы в разных плоскостях. Поэтому практики редко обращались к науке. Между изготовлением вещей и машин и получением знаний в это время было мало общего. Античный техник и ремесленник были далеки от мысли, что знание может стать необходимым условием дела. Науку заменяли им традиция, опыт, ловкость рук, везение, наблюдательность, догадка.

Все же иногда учёные (философы) по какой-либо экстраординарной причине отрывались от созерцания теорем, чисел и рассуждений и обращались к решению практических задач. Однако и в этом случае они сначала сводили практические задачи к теоретическим проблемам, анализировали их и лишь затем, на основе полученных знаний давали практические рекомендации. Причём такая деятельность рассматривалась ими как второстепенное дело, как игра, не имеющая большой ценности. Переход от знаний к практическим отношениям, выявляемым в реальном объекте, принадлежал всецело искусству. Он не был осознан и нормирован в самой научной деятельности. Такой переход происходил вообще, по-видимому, только в том случае, если знание удавалось рассмотреть в виде строгой модели объекта практического действия.

Характерный образец такого подхода содержится в работах Архимеда. Например, его работа «О плавающих телах» построена строго в соответствии с научными нормами, сформулированными Платоном и Аристотелем: выдвигаются аксиомы, на основе которых доказываются теоремы, при доказательстве последующих используется знание предыдущих теорем ⁵. В этой работе не приведены описания практических моделей, наблюдений или опытов. Идеальная жидкость и погружённые в псе тела не ставятся в соответствие реальным жидкостям и телам. Если же понятия «жидкость» и «тело» не относить к объектам-оригиналам, а связывать только с идеальными объектами и процедурами развёртывания теории, то такую теорию по способу построения невозможно отличить от «Начал» Евклида. Тем не менее Архимед использовал эмпирические знания о реальных жидкостях и телах, осуществлял даже в определённой форме опыты. Во всяком случае, теория Архимеда, несомненно, связана с определённым эмпирическим материалом, который, хотя бы частично, детерминирует её «границы». В учении о плавающих телах Архимед получил такие знания, которые в принципе могли бы быть рассмотрены в явной форме как технические модели, то есть в плане их использования в практике построения судов. Однако он ничего не говорит об этом и не обсуждает отношение построенных им теоретических описаний к реальным телам и жидкостям ⁶. У Плутарха мы находим: «Сам Архимед считал сооружение машин занятием, не заслуживающим ни трудов, ни внимания; большинство их появилось на свет как бы попутно, в виде забав геометрии… о вещах, доставивших ему славу… не пожелал написать ничего… считая сооружение машин и вообще всякое искусство, сопричастное повседневным нуждам, низменным и грубым»… ⁷

В конце Средних веков и в начале эпохи Возрождения взгляд на науку и отношение её с практикой и техникой существенно меняется. Иначе стало трактоваться научное знание и его обоснование. Так, например, ещё в схоластический период возникает проблема ассимиляции греческой науки и обрамляющих её комментариев. Хотя все эти тексты были построены исходя из аристотелевских принципов «истинного мышления», тем не менее разные авторы и комментаторы об одних и тех же предметах формулировали часто противоположные высказывания. Опыт схоластической традиции показал, что самые сложные и ухищрённые рассуждения не дают оснований для выбора и предпочтения каких-либо начал или систем знаний. Необходимо было найти какое-то другое основание, позволяющее производить такой выбор.

Уже Альберт Великий, Фома Аквинский, Роджер Бэкон, Уильям Оккам в качестве источника познания объявили вещи, предметы, объекты. Несмотря на существенное различие философских концепций этих мыслителей, все они намечают примерно следующую схему получения истинных знаний. Одна линия познания, получившая у Роджера Бэкона название опытной, или экспериментальной, идёт от вещей, которые воздействуют па органы чувств. Причём это воздействие может быть независимым от мышления или же подчинённым ему. В результате получаются знания эмпирического порядка (интуитивные, наглядные, и так далее). Вторая линия познания состоит в переработке эмпирических знаний в мышлении и интеллекте. В итоге получаются истинные научные знания, опирающиеся либо на уже имеющиеся, либо на предполагаемые эмпирические знания ⁸. Эта схема познания вполне удовлетворительно для того времени объясняла зависимость процедур получения теоретических знаний из эмпирических фактов.

Начиная с XIII века наблюдение и эксперимент выдвигаются как одно из главных оснований оценки, выбора и получения научных знаний. <Без опыта ничего нельзя познать в достаточной мере. Имеются ведь два способа познания, а именно с помощью доказательства и из опыта. Доказательство приводит нас к заключению, но не подтверждает и не устраняет сомнения так, чтобы дух успокоился в созерцании истины, если к истине нас не приведёт путь опыта. Следовательно, доводов недостаточно, необходим опыт» ⁹. Постепенно меняется и понимание практики как независимой от знания и науки; на искусство и технику начинают смотреть как на действие и произведение, в основе которых лежит божественных замысел, план, постижение которого дело мудрости — философии и науки ¹⁰. Однако и в познании теоретическая чувственность отождествлена с опытом мистическим, причём последний предшествует непосредственному созерцанию». Таким образом, уже в средневековом сознании сходятся воедино научное знание («начала», «причины», законы) и практика («искусство», техника) ¹¹.

Однако в Средние века ещё не существовало инженерной деятельности в современном её понимании, а скорее была техническая деятельность, органически связанная с ремесленной организацией производства ¹². Жёсткая цеховая регламентация этой деятельности, слабая специализация ремёсел внутри цехов, ограниченность рынков сбыта, отсутствие стимулов, заставляющих удешевлять и увеличивать выпуск изделий, незаинтересованность в развитии технической базы определяли тогда отношение к технике.

Происхождение инженерной деятельности

В эпоху Возрождения ассимилируются многие взгляды и представления Средних веков, но им придаётся иной смысл, расставляются новые акценты: постижение божественного замысла начинает трактоваться в познавательном плане — как выявление в науке законов природы (получение научных знаний), а построение в соответствии с законами природы технического действия — как практический, «инженерный» акт. В результате архитектор и техник Нового времени рассматривают природу, которая описывается в философии и науке, как объект своей практической деятельности, а эту последнюю — как искусство, подчиняющееся законам и действиям природы. «Отцом каждого искусства или техники был случай и познание; учителем их была практика и опыт; растут же они благодаря знанию и рассуждению» ¹³.

В это время создаётся новая общественная среда, до известной степени преодолевается разрыв между кабинетной учёностью и голой практикой. С одной стороны, в науку приходят ремесленники, инженеры; с другой стороны, широко образованные люди начинают всё более прислушиваться к голосу практиков ¹⁴. Появляются так называемые инженеры, выросшие, как правило, из среды учёных, обратившихся к технике, и ремесленников-самоучек, приобщившихся к науке ¹⁵.

Быстрое развитие государственности и торговли стимулировали совершенствование военного дела, прежде всего фортификации и артиллерии, строительство гидротехнических и архитектурных сооружений, изготовление различных машин. Для осуществления этих видов деятельности уже недостаточно было традиционных ремесленных навыков. Поэтому, решая технические задачи, первые инженеры и изобретатели обратились за помощью к математике и механике, из которых они заимствовали знания и методы для расчётов.

Расчётная деятельность как раз и связана с выявлением отношений, удовлетворяющих одновременно техническим требованиям и законам природы, описанным в науке. Однако наука того времени была малопригодна для решения этих новых задач. Для дальнейшего развития техники требовалась новая наука.

Одним из творцов новой науки, ориентированной на технические нужды, является Галилей. Именно он установил отношения между научными знаниями и объектами практики. Галилей выбрал необычную для схоластической науки позицию: техники стали опираться на математические знания и модели. В то же время он критиковал ремесленную точку зрения на техническую деятельность, не учитывающую научных знаний и законов при сооружении машин. «Механики часто заблуждаются, желая применить машины ко многим действиям, невозможным по самой своей природе». Главная причина этих заблуждений состоит в том, что техники «обманывают природу, не учитывая основы её устройства» ¹⁶. Подобная ориентация одновременно на инженерную практику и математическое знание (причём получаемое строго теоретически) в значительной мере предопределила направление развития галилеевских идей: теоретическое исследование траектории движения снаряда и было той исходной задачей, с которой Галилей начал свои исследования. Её постановка и решение стимулировались запросами нарождающейся инженерной практики (в данном случае связанной с развитием артиллерии).

Сопоставляя траекторию полёта артиллерийского снаряда (криволинейное движение) с уже известными в геометрии кривыми и, в частности, со спиралью Архимеда, Галилей явно под влиянием архимедова метода приходит к мысли разложить движение снаряда на равномерное и естественно-ускоренное движение (свободное падение). Именно эта мысль, по-видимому, стимулировала его стремление построить единую науку (теорию) о всех трёх видах движения (криволинейном, равномерном и свободном падении). На первых этапах работа Галилея, по существу, не отличалась от архимедовой. Однако, приступив к построению теории свободного падения, он обнаружил, что сконструированные им модели и идеальные объекты не могут полностью объяснить эмпирические знания о свободном падении тел. Галилей стал не только усложнять и перестраивать эти идеальные объекты, но ц решительно изменил философское представление о научной теории, и прежде всего о характере и процедуре научного обоснования: он связал воедино теоретическое и опытное (экспериментальное) обоснования.

Согласно представлениям Галилея, модели и идеальные объекты теории должны объяснять не всю сумму знаний, относящихся к изучаемому объекту, а лишь те знания, которые получены в эксперименте. Именно в эксперименте объект, построенный в теории, сопоставляется с объектом-оригиналом. На основе выявленных различий, а также знания инженерных возможностей определяются технические средства и устройства, позволяющие поставить оригинал в специальные условия, в которых он ведёт себя в соответствии с теоретическими представлениями. Таким образом, в процессе эксперимента объект-оригинал преобразуется в «экспериментальный» объект, представляющий собой инженерную реализацию идеального объекта (построенного предварительно в теории).

Галилей расчленяет в знании реальный объект на две составляющие: одна точно соответствует идеальному объекту другая, трактуется как искажение идеального поведения объекта под воздействием различных факторов, например трения. Это даёт возможность Галилею изменять реальный объект, практически воздействуя на него. В результате достигается нейтрализация его «нежелательных» свойств, которые мешают отождествить реальный объект с идеальным ¹⁷. Таким образом, Галилей не только создал модель экспериментальной деятельности, но и подготовил почву для инженерной деятельности. Он показал, как строить научные знания, чтобы их можно было использовать в технических целях.

Позднее Гюйгенс построил такие знания и, главное, продемонстрировал, как их использовать при решении технических задач. Фактически им была сформирована новая инженерная деятельность, опирающаяся, с одной стороны, на специально построенные научные знания, а с другой — на отношения параметров реального объекта, рассчитанных с помощью этих знаний. Инженерная задача, стоявшая перед Гюйгенсом, заключалась в необходимости сконструировать часы с изохронным качанием маятника, то есть подчиняющимся определённому физическому соотношению (время падения такого маятника от какой-либо точки пути до самой его низкой точки не должно зависеть от высоты падения). Анализируя движение тела, удовлетворяющее такому соотношению, Гюйгенс приходит к выводу, что маятник будет двигаться изохронно, если он будет падать по циклоиде, обращённой вершиной вниз». Открыв далее, «что развёртка циклоиды есть также циклоида», он подвесил маятник на нитке и поместил по обеим её сторонам циклоидально-изогнутые полосы так, «чтобы при качании нить с обеих сторон прилегала к кривым поверхностям. Тогда маятник действительно описывал диклоиду» ¹⁸.

Таким образом, исходя из технического требования, предъявленного к функционированию маятника, и знаний механики, Гюйгенс определил конструкцию, которая может удовлетворять данному требованию. Решая эту техническую задачу, он отказывается от традиционного метода проб и ошибок, типичного для ремесленной технической деятельности, и обращается к науке. Гюйгенс сводит действия отдельных частей механизма часов к естественным процессам и закономерностям и затем, теоретически описав их, использует полученные знания для определения конструктивных характеристик нового механизма. Другими словами, он опирается на установленные Галилеем отношения между научным знанием (идеальным объектом) и реальным инженерным объектом. Но если Галилей показал, как приводить реальный объект в соответствие с идеальным и, наоборот, превращать этот идеальный объект в «экспериментальную» модель, то Гюйгенс продемонстрировал, каким образом полученное в теории и эксперименте соответствие идеального и реального объектов использовать в технических целях. Тем самым и Гюйгенс, и Галилей практически осуществляли то целенаправленное применение научных знаний, которое и составило основу инженерного мышления и деятельности ¹⁹.

С методологической точки зрения специфическая особенность инженерной деятельности, сформировавшейся уже в это время, состоит в следующем.

Для инженера всякий объект, относительно которого стоит техническая задача, с одной стороны, выступает как явление природы, подчиняющееся естественным законам, а с другой — как орудие, механизм, машина, сооружение, которые необходимо построить искусственным путём. Сочетание в инженерной деятельности «естественной» и «искусственной» ориентации заставляет инженера опираться и на науку, из которой он черпает знания о естественных процессах, и на существующую технику, где он заимствует знания о материалах, конструкциях, их технических свойствах, способах изготовления и так далее. Совмещая эти два рода знаний, инженер находит те «точки» природы и практики, в которых, с одной стороны, удовлетворяются требования, предъявляемые к этому объекту его употреблением, а с другой — происходит совпадение природных процессов и действий изготовителя. Если инженеру удаётся в такой двухслойной «действительности» выделить непрерывную цепь процессов природы, действующую так, как это необходимо для функционирования создаваемого объекта, а также найти в практике средства для «запуска» и «поддержания» процессов в этой цепи, то он достигает своей цели ²⁰.

Дифференциация инженерной деятельности

Если на первых этапах своего развития инженерная деятельность была ориентирована на прямое использование естественнонаучных знаний и в её осуществлении принимали участие многие учёные-естествоиспытатели (пример такого участия мы рассмотрели выше, в творчестве Гюйгенса), то начиная с конца XVIII века положение изменяется ²¹. Во-первых, расчленяется научная деятельность, помимо учёных-теоретиков и учёных-экспериментаторов появляются специалисты в области технических наук и прикладных исследований, задача которых — обслуживание инженерной деятельности. Их появление связано прежде всего с необходимостью специального обучения инженеров и с возникновением высших технических школ ²². Во-вторых, происходит дифференциация самой инженерной деятельности, в которой обособляются сначала изобретение и конструирование, а затем и инженерное проектирование.

Инженерную деятельность, которую осуществлял, например, Гюйгенс, сегодня можно было бы назвать «изобретательской». В этой деятельности в соответствии с техническими требованиями, предъявляемыми к работе механизма (часов), сначала устанавливалась принципиальная связь между определённым природным процессом, описанным в естественной науке (движение маятника по циклоиде), и данными требованиями. Затем эта связь воспроизводилась (реализовывалась) с помощью имеющихся технических средств в виде конкретной конструкции («новый, до сих пор неизвестный способ подвешивания маятников» ²³). Другими словами, инженер как бы изобретал новый принцип действия будущего инженерного объекта. При этом на первых этапах развития инженерной деятельности он не только анализировал возможность технической реализации того или иного закона природы, но и рассчитывал во всех деталях соответствующую конструкцию инженерного объекта, а затем изготавливал и даже опробовал её ²⁴.

Однако уже в начале XIX века конструирование инженерных объектов приобретает вид самостоятельной деятельности. Конструирование, как правило, начинается с того момента, когда кончается изобретательство, то есть когда изобретение уже состоялось и инженер-изобретатель продемонстрировал опытный образец машины или механизма. Он свою задачу решил, но заказчик остался неудовлетворённым: ему нужен не столько данный единичный, опытный экземпляр, сколько его вариации — подобные ему экземпляры с другими параметрами и характеристиками. Таким образом, для целей массового производства и варьирования технических характеристик необходимы дополнительные инженерные расчёты и учёт ряда новых требований (простота и экономичность изготовления, удобство использования, соблюдение определённых габаритов и возможность применения стандартных или уже имеющихся конструктивных элементов).

На основе опытного, единичного образца, в котором инженер-изобретатель установил принципиальную связь между природными процессами и их техническим воплощением, между назначением инженерного объекта и его конструкцией для класса подобных объектов, конструктор рассчитывает конкретные конструктивно-технические характеристики, учитывающие специфические условия его изготовления на данном производстве ²⁵.

Одни параметры инженерного объекта конструктору известны (они соответствуют выходным данным, кроме того, ряд условий и соотношений получены от изобретателя), другие же он должен определить сам. Расчёт неизвестных параметров инженерного объекта предполагает не только знание методов расчёта, исходных теоретических отношений (формул) и эмпирических констант, разрабатываемых в соответствующей технической науке, но и особое изображение конструируемого объекта на рабочих чертежах и монтажных схемах, по которым ведётся изготовление этого объекта на производстве.

Рассмотрим оба эти момента (формирование теоретических положений для расчётов и развитие средств изображения) подробнее. Именно эти процессы способствуют формированию, с одной стороны, технических наук, оказавших значительное влияние на инженерную деятельность, а с другой — ведут к выделению из изобретательской деятельности и конструирования инженерного проектирования.

В анализируемый период инженерная деятельность распространяется на большие классы технически сходных, однородных объектов (паровые машины, механические передачи, различные механизмы, позднее — электрические машины и радиотехнические устройства) и формируется типовая инженерная задача «синтеза — анализа». Анализ — это инженерная деятельность, направленная на теоретическое описание объектов, изготовленных техническим или инженерным путём. На этом этапе инженер-исследователь стремится получить знания о таких объектах. При синтезе инженер должен рассчитать, спроектировать, изготовить объект, имеющий строго определённые характеристики (например, машину определённого веса, прочности и мощности). Синтез невозможен без знания отношений, связывающих известные, заданные инженеру параметры, которые он не может изменять по конструктивным или другим соображениям, с неизвестными параметрами. Выявление подобных отношений — одна из главных задач технической науки. Следует отметить, что и на этом этапе инженер, решая задачи синтеза — анализа, мыслит свой объект и как конструкцию (машину, сооружение, устройство), и как явление природы, которое описывается в науке.

До возникновения технических паук знания отношений в инженерном объекте получались в прикладных разделах базовой фундаментальной пауки. Когда же инженерная деятельность превратилась в массовую, получение данных отношений стало упрощаться за счёт того, что новые случаи сводились не к идеальным объектам фундаментальной науки, а к уже изученным случаям ²⁶. Выделенные при этом инвариантные параметры и характеристики инженерного объекта начали рассматриваться как объекты нового типа, поэтому именно к ним стали относить теоретические знания фундаментальной науки. Примерно так формировались первые объекты и знания технической науки — кинематические звено и цепь, электрический и колебательный контуры.

Теперь движение в теории технической науки происходит в двух слоях. Установка на решение инженерной задачи синтеза — анализа позволяет в технической теории выделить определённый идеальный объект (например, построить схему кинематического звена и описать отношения между его параметрами). Следующим шагом будет замещение его математической моделью (например, записью в виде математического уравнения). Операции с математической моделью (уже как с идеальным объектом математической теории) позволяют получить новый результат (математическое отношение), который проецируется на идеальный объект технической теорий. Если действия с математической моделью не получаются, то предварительно может быть изменён сам идеальный объект (например, в сложной кинематической цепи выделяются более простые самостоятельные цепи или звенья). Возможен многократный переход от преобразования математической модели к преобразованию идеального объекта и обратно. Важно, чтобы в конечном счёте удалось получить отношения, нужные для решения задач синтеза — анализа ²⁷.

Таким образом, развитие конструктивной деятельности приводит к формированию технических наук и знаний, которые, в свою очередь, видоизменяют процесс конструирования. В частности, расчётная деятельность постепенно превращается из простого приложения к техническим объектам формул и соотношений фундаментальной теории в сложный процесс, включающий построение математических моделей. Следствием развития конструирования является также формирование элементов инженерного проектирования. Уже сама техника расчёта и необходимость изготовления заставляют изобретателя строить в чертежах инженерный объект, его проекции. сечения, развёртки. Они позволяют сравнивать конструируемый вариант инженерного объекта с прототипическим, то есть созданным изобретением (а также одни варианты с другими), увязывать между собой несколько самостоятельных процессов функционирования или несколько самостоятельных конструкций (например, объединить в чертежах механической передачи скорости вращения разных зубчатых колёс, силы, которые на них действуют, нагрузки на оси, и так далее), наконец, демонстрировать заказчику или рабочему особенности и характеристики создаваемого объекта. Например, в машиностроительной инженерной практике к концу XIX века постепенно сложились многие проектные средства и приёмы, вошедшие позднее в машиностроительное проектирование. Но на этом этапе ещё отсутствует сквозная проектная проработка создаваемого инженерного объекта; синтез и увязка отдельных процессов и конструкций осуществляются ещё в значительной мере в материале, на изготавливаемом объекте. Соответственно инженерное проектирование ещё не рассматривается как деятельность, полностью отделённая от изготовления.

Однако уже к началу XX столетия изготовление инженерных объектов становится массовой индустриальной деятельностью и поэтому в короткий срок приобретает ряд новых черт. Конструктор уже не может один контролировать и организовывать изготовление машин и механизмов, он перепоручает это специальным инженерам, мастерам, рабочим. Кроме того, он перепоручает другим специалистам (чертёжникам) изготовление чертежей и рисунков, оставляя за собой лишь разработку исходной идеи и расчёты, то есть наиболее творческий этап работы. В связи с этим происходит дифференциация чертежей: одни из них теперь используются специально для организации деятельности изготовления и адресуются инженеру, мастеру и рабочему (так называемые рабочие чертежи), а другие — для разработки самих рабочих чертежей и адресуются чертёжникам («эскизы», «проспектные» и «проектные» чертежи). Возникла также необходимость обучать изготовлению чертежей и рисунков, что повлекло за собой развитие и осознание сформировавшейся новой деятельности, получившей к этому времени название «проектирование» ²⁸.

В отличие от инженерного творчества (каким оно сложилось в XIX столетии), включающего конструирование и расчёты, но тем не менее опирающегося в своей основе на опыт изготовления и конструирования машин и механизмов в материале, проектирование целиком осуществляется на чертежах, с опорой на специальные знания в расчётно-конструктивной деятельности. Изготовление машин и механизмов в материале обособляется здесь в самостоятельной этап и перестраивается (технический объект создаётся по проекту, в котором уже решены все основные вопросы — увязаны разнообразные требования к работе изделия, рассчитаны его параметры и характеристики, разработаны конструкции, определён внешний вид, и так далее).

Проектирование позволяет:

• сразу представлять конечный или промежуточный «вид», схему машины или её отдельных частей; выделять в эскизе или проекте только те элементы или стороны машины, которые интересны конструктору в том или ином отношении;
• осуществлять в целях оценки, выбора и улучшения варьирование плана, разреза, сечения (в инженерной деятельности варьирование решений или просто невозможно, или же превращается в сложный и дорогой процесс); объединять и совмещать одни конструктивные решения с другими, одни функции и конструкции с другими;
• подчинять более детальные и конкретизированные решения менее детальным, но более принципиальным (рабочие чертежи являются конкретизацией и реализацией эскизов и основных проектных идей).

Именно эти моменты позволяют развёртывать в проекте конструирование машины не только от элементов к целому (как в инженерной деятельности), но и от целого к элементам. Проектная «логика» конструирования позволяет организовать противоположно направленный творческий процесс (от начала к концу и от конца к началу), избежать «лишних» согласований отдельных решений (ориентируя сразу на изготовление), а также увязать и согласовать разнообразные требования, предъявляемые к машине и её работе.

Если инженер озабочен установлением в машине прежде всего связи двух начал — природного и технического, то проектировщик не делает различия между этими процессами. Для проектировщика эстетическая характеристика изделия, например, столь же ценна, как и природная, требования удобства и качества жизни столь же важны, как и требования конструктивные. Именно в проектировании впервые удовлетворяются разнообразные требования, предъявляемые к изделию, причём удовлетворяются быстро и эффективно. С этой точки зрения проектирование — первый и основной механизм в современной культуре, обеспечивающий связь производства с потреблением, заказчика — с изготовителем.

Однако, как мы старались показать, само проектирование было подготовлено инженерией, в частности оно опирается на установленные в инженерной деятельности соотношения между природными процессами и материальными условиями, их обеспечивающими, между функциями и конструкциями. Да и конечные цели инженера и проектировщика совпадают: их деятельность должна привести к готовому изделию (машине, механизму, техническому сооружению). Поэтому нет ничего удивительного в том, что с формированием проектирования инженерия начинает использовать проектировочную деятельность в качестве средства.

Таким образом, дифференциация инженерной деятельности приводит к тому, что она распадается на ряд видов деятельностей, и прежде всего на изобретение, проектирование и конструирование. В сферу инженерной деятельности попадает, кроме того, организация изготовления и внедрения инженерного объекта, его эксплуатация (операторская деятельность), а также оценка его функционирования. В то же время в её рамках осуществляются сегодня и так называемые инженерные исследования (в отличие от исследований, проводимых в технической науке). Последние включают предпроектное обследование, научное обоснование разработки, анализ возможности использования уже полученных научных данных для конкретных инженерных расчётов и так далее.

В развитой инженерной деятельности разделение труда заходит так далеко, что становится возможным различать два разных плана её организации: «вертикальную» и «горизонтальную» структуры. Вертикальная структура отражает общую последовательность работы и кооперацию осуществляющих их специалистов по инженерному исследованию, изобретению, проектированию, конструированию, изготовлению и внедрению, эксплуатации и оценке функционирования инженерного объекта. «Горизонтальная» структура инженерной деятельности связана с разделением усилий специалистов по типам компонентов и аспектов инженерного объекта, которые требуют специфического подхода к их разработке.

Одной из первых областей, в которых наиболее рельефно проявились процессы дифференциации, была радиоэлектроника. В период после Второй мировой войны произошло значительное усложнение инженерной деятельности в этой области, возросла её связь с различными смежными отраслями техники. В создании радиоаппаратуры стали участвовать объединения коллективов, включающие, кроме специалистов по радиоэлектронике, металлургов, химиков, математиков, физиков. В то же время происходило дальнейшее отделение инженерных работ от вспомогательных, разграничение работы проектировщиков и конструкторов и специалистов по технологии и производству радиоаппаратуры.

Особенность современного этапа развития заключается не столько в увеличении числа компонентов и связей инженерного объекта, сколько в том, что он стал представляться как целостная система, состоящая из разнородных элементов, процессов, связей и отношений. Разработка в инженерном объекте одних только электрических и механических компонентов обусловливает существенное усложнение связей и ставит нелёгкие проблемы синтеза знаний в процессе моделирования и теоретического объяснения функционирования этих компонентов в системе. Но объектом современной деятельности становятся также связи между человеком и машиной, экономические, организационные и даже социальные связи. Одним из показателей сложности современных инженерных объектов можно считать и то обстоятельство, что при их проектировании необходимо учитывать окружающую среду.

Сложная дифференцированная структура современной инженерной деятельности обусловливает необходимость управления ей и организации составляющих её деятельностей в единое целое. Это приводит к интеграции отдельных её частей в такие, например, комплексные виды, как системотехническая деятельность. Однако анализ такого рода инженерных разработок, выходящих за рамки традиционной инженерной деятельности, — тема особого исследования.

Традиционные области инженерной деятельности, такие, например, как машиностроение, радиотехника или электротехника, продолжают функционировать самостоятельно. В них используются главным образом знания технических наук (иногда прикладных разделов естественных наук). Выработанные в определённой, соответствующей данной отрасли инженерной практики технической науке, практико-методические рекомендации, типовые расчётные формулы, теоретические модели используются либо непосредственно в изобретательской и проектировочной деятельности, либо предварительно конкретизируются и дорабатываются в сфере инженерного исследования. Если в этом появляется необходимость, то проводятся дополнительные исследования или же определяется потребность в проведении таковых в технической науке. Однако основная их задача — определение возможности использования и сферы применения уже полученных результатов.

Продукты изобретательской деятельности (изобретения, патенты) использует сначала проектировщик, разрабатывающий проект. Затем проект поступает на производство, где осуществляется его конструктивная доводка (включающая и разработку технологии изготовления) с учётом возможностей конкретного производственного процесса и имеющихся в наличии стандартных компонентов и материалов. В результате конструкторской деятельности изготавливается опытный образец, поступающий в массовое производство, которым руководят инженеры-изготовители. Изготовленный инженерный объект поступает в сферу потребления, где он функционирует под контролем особого инженера-эксплуатационщика. Этот инженер осуществляет надзор за техническим обслуживанием и ремонтом оборудования, а также оценку его функционирования. Результаты оценки служат основанием для усовершенствования инженерного объекта, которое может продолжаться и в процессе его функционирования. Таким образом, инженерная деятельность образует замкнутый цикл, в котором включённые в него виды этой деятельности взаимно обеспечивают друг друга в процессе достижения единой цели — создания инженерного объекта.