3.4.Стремление к самосовершенствованию

Диплом инженера - это лишь конец одного отрезка жизни и начало другого. Обучение в вузе направлено на создание у молодого инженера хороших задатков в долгом процессе самосовершенствования. Окончивший вуз студент - это еще не инженер. Ему требуется еще многое для того, чтобы он стал квалифицированным инженером. Что делать после окончания вуза решает сам инженер. Он может остановиться в своем росте и тогда прибегать в работе к советам справочников, находя в них решения несложных задач. Он может продолжить расти, стать инженером, а затем высококвалифицированным специалистом в своей области.

Выводы. Аппарат, которым квалифицированный инженер пользуется при решении задач представлен на предыдущем рисунке. На нем перечислены те качества, которые инженер должен приобрести, чтобы приносить пользу обществу. Чем глубже будущий инженер овладел основами знаний своей специальности, приобрел опыт и мастерство, выработал собственную точку зрения, тем эффективней будет его работа. Молодой инженер, только что вышедший из стен вуза, наверняка не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к квалифицированному инженеру. Однако накапливаемый опыт и постоянное самосовершенствование сделают свое дело, а приобретенные знания помогут ускорить процесс становления инженера. Приобретение опыта и становление мировозрения инженера - процессы длительные. Для этого потребуется немало времени и труда. Зато их также трудно потерять. Ни время, ни перемена рода деятельности не могут умалить ценности однажды приобретенного опыта и твердой точки зрения. Важность этих двух свойств инженера трудно переоценить. Т. Эдвардс заметил: "Великая цель образования состоит скорее в дисциплине ума, чем в загромождении его различными знаниями, в тренировке ума для решения самостоятельных задач, чем в заполнении его тем, что накоплено другими".

4. Три основных свойства инженера: представление, оптимизация и проектирование

4.1.Представление

Инженер в своей деятельности использует наглядные, графические, схематические, словесные, математические и другие модели.

Наглядное представление. Такие модели служат для того, чтобы создать четкий зрительный образ предмета. Модель проектируемого самолета, помогает представить, как он будет выглядеть после сборки согласно чертежам. Чертеж сооружения в разрезе - удобное средство информации. Трехмерная наглядная модель проектируемого изделия для производства позволяет проверить правильность его конструкции и соединений узлов.

Схематическое представление. Схема может изображать какой-либо реальный прибор, не имеющий физического сходства с ней. Примером такого представления является принципиальная схема радиоприемника. Положение линий и условных обозначений отражает структуру и поведение реального прибора. Схематический метод представления широко используется для того, чтобы связать различные системы и их действия.

Графическое представление. В общем случае график показывает зависимость одной величины от другой. Графики помогают инженеру представить поведение проектируемого изделия в тех или иных условиях.

Математическое представление.

Моделирование. Предсказание с помощью эксперимента на модели реального объекта называется моделированием. Оно позволяет инженеру оценить возможные варианты конструкции в безопасных условиях. Модель проектируемого высокоскоростного самолета испытывают в аэродинамической трубе для того, чтобы определить аэродинамические характеристики будущего самолета.

Аналоговое моделирование. Существует два других вида моделирования, используемых так же широко. В этих случаях инженер экспериментирует с объектами, имеющими лишь отдаленное сходство с реальными проектируемыми устройствами или вообще не имеющими сходства с ними. При аналоговом моделировании могут использоваться электронные приборы, некоторая среда, ведущая себя аналогично реальному явлению (например вода вместо воздуха при моделировании движении потока воздуха через лопасти проектируемой газовой турбины). Аналогом давления пара при моделировании тепловой электростанции с паровыми турбинами служит электрическое напряжение.

Цифровое моделирование. В основном моделирование представляет собой серию последовательных цифровых вкладок определенным правилам, приводящих к тому или иному решению. Это позволяет выполнять операции на ЭВМ, так как ручные вычисления очень трудоемки. В большинстве и для приемов их анализа. Одной из целей обучения инженера математике является создание у него своего рода, склада часто применяемых символических представлений, а также дисциплины мышления, которую дает изучение математики. Математика - наиболее мощное и эффективное средство представления и предсказания. Язык ее четок, крепок и универсален. Ее символы, правила и условия создают чрезвычайно удобный аппарат для размышлений. Не приходиться удивляться, поэтому тому большому вниманию, которое уделяется математике в инженерном образовании.

Другие виды моделирования. При подготовке летчиков, используются специальные тренажеры, которые позволяют создать реальные условия полета. С помощью ЭВМ и специальной проекционной камеры, которая проецирует на экран перед пилотом движущийся пейзаж, создается полная иллюзия полета. Пилот с помощью рычагов управления совершает взлет самолета, его маневры в воздухе и посадку, а аналоговая модель определяет, как ведет себя самолет при тех или иных действиях пилота. Снятую картину "полета" затем показывают пилоту на экране, чтобы он мог увидеть, как управлял самолетом.

Важность пользования методом моделирования. Методы представления, часто называют общим словом "модели". Инженер пользуется разными моделями важность и общность которых не всегда становиться сразу же очевидной. В любом случае модель - это подобие реального объекта или процесса, описывающее структуру и поведение его в реальных условиях. Большая роль уделяется моделям при обучении инженеров. Черчение учит инженера готовить наглядные диаграммы и графические модели, читать их. Математика дает возможность научиться обращаться с различными символами и применять на практике такую систему моделирования. Обучение в вузе знакомит будущих инженеров с различными моделями и учит их, как и где использовать эти модели при решении инженерных задач.

Модели как помощь в мышлении. Одновременно модели облегчают понимание работы системы, устройства и явления, которые с первого взгляда трудно понять. Наглядные схематические и графические модели особенно полезны тогда, когда требуется составить себе общее компактное и упрощенное представление о процессе. Размышления над каким-либо физическим явлением, инженер старается его представить так, чтобы оно было свободно от излишних сложностей, не относящихся к делу. Такая модель позволяет легко и главное с большой пользой размышлять о природе того или иного явления. Так, например, переменный ток обычно представляют в виде синусоиды на графике, а не в виде потока электронов в проводнике, меняющего направление. Можно судить о порыве ветра по ощущению прохлады на лице. Но, инженер, разрабатывающий проект самолета или моста, чаще всего представляет такой ветер в графической форме или в математической. Таким образом, инженер часто изображает физические явления в виде диаграмм, графиков или математических формул и думает этими категориями, пользуясь ими при анализе того или иного события.

Модели как средство общения. Модели облегчают понимание устройства, изделия, его работы особенно тем людям, которые должны его эксплуатировать и ремонтировать. Наглядные (чертежи и графики), словесные и математические модели широко используются как средства передачи информации.

Модели как средство предсказания. Решая ту или иную задачу, инженер обычно рассматривает ряд различных вариантов. Для того, чтобы установить, какой из них наилучший, он должен определить результат, полученный от каждого варианта. Модели чрезвычайно полезны для этой цели, так как они позволяют инженеру делать необходимые заключения. Применяя математические или физические модели, можно оценить различные варианты решений за гораздо меньшее время и с гораздо меньшими затратами, чем при эксперименте.

Использование модели для управления. В некоторых случаях сначала создают модель, а затем пытаются заставить реальный объект вести себя так же, как модель. Так, например, вначале создается модель электропривода под определенные задачи, а затем эта модель реализуется подбором соответствующего электродвигателя, силовых ключей, элементов обратных связей и др. Орбита, рассчитанная для космического корабля - это модель, а весь комплекс аппаратуры, установленной на космическом корабле и в наземном центре управления полетом, служит для того, чтобы космический корабль летел по орбите, возможно более близкой к расчетной.

Для поддержания требуемой точности в выполнении различных технологических процессов (для получения качественной продукции) осуществляется контроль отдельных параметров (например, скорости вращения, температуры и др.) данные о которых передаются в ЭВМ, в блоке памяти которой заложена математическая модель. ЭВМ обрабатывая эту информацию выдает управляющие команды на приборы управления, регулирующие скорость вращения, температуру и др. Это пример системы управления, некоторые параметры которой контролируются с помощью модели.

Модель - в помощь обучению. Большинство моделей, например, чертежи, графики и др. используется для обучения. Моделирование с участием человека очень полезно в тех случаях, когда последствия возможной ошибки слишком опасны. Космонавт и весь персонал, участвующий при запуске космического корабля много раз повторяют программу своих действий на тренировках, до того как космический корабль будет запущен. Точно так же персонал, обслуживающий ракетные установки, и персонал противовоздушной обороны тренируются на моделях без применения своего грозного оружия.

Упрощения, предположения и идеализация при моделировании. Введение упрощений и предположений позволяет упростить решение задачи. Для упрощения процесса разработки модели необходимо применять упрощающие предложения. Очень важным свойством квалифицированного инженера является его умение вводить такие упрощающие предположения. Способность упростить задачу без риска значительно увеличить возможность ошибки - большое искусство, которое приходит к инженеру вместе с опытом.

Выводы. Инженер в своей деятельности использует различные виды моделей. Одни из них статически изображают структуру или природу какого-либо предмета или системы, другие - динамически, а некоторые - и то, и другое. Моделирование (приобретение опыта искусственным путем) выполняется с помощью наглядных моделей, аналогов, цифровых вычислений. Все модели несовершенны, и поэтому инженер всегда должен ожидать и принимать во внимание определенную степень несоответствия между моделью и тем, что эта модель представляет. Очень важным понятием в моделировании является полезность и унификация модели. Логически эти понятия связаны со многими предметами в инженерном образовании и должны помочь студенту понять важность читаемых ему курсов для его практической деятельности. Способность инженера выгодно использовать технику моделирования для обдумываемых решений, передачи информации, предсказаний, тренировок, управления и других целей чрезвычайно важна, так как она дает ему возможность приобрести опыт и мастерство в разработке и оценке моделей.