Техносфера 6 февраля 2024

Фонарик Менделеева

О методологии проектирования производственных систем
Фонарик Менделеева
Алексей Таранин

Зарождение новой культуры проектирования промышленных технологий сегодня является краеугольным камнем в процессах формирования облика науки, образования и индустрии XXI века. Привязать устаревшие модели производственных систем в образе «черного ящика» к коду глобальных перемен никак не получится без синтеза рационального и духовного. В этом проявляется яркая особенность русской культуры проектирования. О русской методологии проектирования промышленных технологий и необходимости ее возрождения рассуждает доктор технических наук Александр Куликов, интервью с которым «Стимул» публиковал некоторое время назад (см. «Проектируйте техносферу правильно» и «Проектируйте техносферу правильно. Часть вторая» )

Материалы рубрики читайте также в телеграм-канале «Техносфера, подъем!» 

Считается, что первые методики, организующие труд проектанта, были созданы в Германии. Действительно, там по инициативе Ассоциации немецких инженеров процесс проектирования стал считаться отдельным видом интеллектуальной деятельности, так как он включает в себя четыре творческих акта: подготовка, вынашивание, озарение и рассудительная проработка.

На основе этой инициативы в начале XX века были сформированы четыре обязательных последовательных этапа проектирования:

— формирование ядра задания, то есть принципа работы технической системы;

— описание возможных рабочих принципов и выполняемых функций;

— анализ ошибок в выполнении функций по каждому принципу;

— улучшение работы технической системы.

Аналогичные методологические «правила проектирования» технических систем стали активно формироваться в рамках американской, английской и советской проектных школ, которые предписывали осуществлять процесс проектирования поэтапно, но в строго определенной последовательности.

Вернуть рациональность

Если подходы к проектированию всех проектных школ XX века кратко свести в таблицу, то видно, что нет единодушия ни в терминах, ни в методах поиска рациональных технических решений. Несмотря на разнообразие, каждая методология внесла свой вклад в науку о проектировании производственных систем и подтвердила творческий характер проектной деятельности.

Объединяющим признаком всех проектных школ XX века стала революционная «теория неограниченного прогресса». Проект типовых производственных систем «конвейерного» типа должен всегда начинаться с «оценки потребности» и заканчивается, по сути, «распределением прибыли». В итоге на выходе получаются «недоделанные» технологии» с внутренними источниками затрат, издержек, опасностей и огромной зависимостью от поставщика сырья.

magnifier.png «Рациональность» проекта производственной системы означает выравнивание уровней его предельной пользы и предельных издержек без последствий для будущих поколений

Лозунги того времени — «индустриализация», «интенсификация», «догнать и перегнать» и т. д. — очень сильно ограничивали выбор вариантов технических решений и физических принципов воздействия на сырье. Поэтому почти все технические решения того времени являются паллиативными, решающими текущую проблему быстро, но нерационально.

«Рациональность» проекта производственной системы означает выравнивание уровней его предельной пользы и предельных издержек без последствий для будущих поколений. Для достижения этой цели надо было определять не только границы сферы потребностей в продукте, который необходим человеку в данный момент, но и те «красные линии», которые не стоило бы переступать, размещая технический комплекс в той или иной области пространства.

Именно от такой русской методологии отказались в пользу «прогресса» в ущерб природе.


ТАБЛ 4 copy.jpg
Александр Куликов

Проектант и проектировщик

Русский мыслитель Дмитрий Иванович Менделеев о методологии проектирования говорил так: «Один идет по темному лабиринту ощупью, может быть, на что-нибудь полезное наткнется, а может быть, лоб разобьет. Другой возьмет хоть маленький фонарик и светит себе в темноте. И по мере того, как он идет, его фонарь, разгораясь все ярче и ярче, наконец превращается в электрическое солнце, которое ему все освещает, все разъясняет. Так я вас спрашиваю, где ваш фонарь!»

Роль такого фонаря в проектной деятельности и выполняла русская методология, которую создавали в XVIII‒XIX веках русские инженеры А. Нартов, С. Подолинский, П. Энгельмейер и Д. Менделеев.

Например, обстоятельный отчет Менделеева в 1891 году военному министру «Об экономических условиях приготовления принятого для перевооружения армии бездымного пороха» надо считать классикой проектирования. Его сочинения, особенно том 9 «Пороха», сегодня надо читать и перечитывать много раз. Этот труд сегодня должен быть настольной книгой проектанта и заказчика.

К сожалению, менделеевские принципы проектирования рациональных производственных систем в России не одобрялись финансовыми чиновниками, ратующими за простую покупку западных технологий. Аналогичные ошибки, граничащие с преступлением, повторились и в конце XX века. Негативным следствием несоблюдения принципа территориально-сырьевого размещения технологий является, как известно, вечная сырьевая и инструментальная зависимость производственных процессов от зарубежных поставщиков.

Развитие русской методологии проектирования производственных систем остановилось в период 20‒30-х годов XX века. Именно тогда идеи Менделеева о проектном творчестве инженера на практике заменили «художественным конструированием», изобретательством и рационализаторством.

Вместо реализации методик технологического аудита и социальной инженерии в проектную практику внедрилась идеология тиражирования «лучших» западных технологий и производственных систем «конвейерного» типа. В середине XX века эту идеологию «простого копирования» пытались усилить готовым перечнем технических решений патентоведа Г.С. Альтшуллера в виде «теории решения изобретательских задач».

Поэтому до сих пор все мы учимся не проектировать что-то новое и красивое, а только лишь эксплуатировать все старое, что создано предшественниками.

magnifier.png Результаты проектирования методом копирования и тиражирования западных технологий всем очевидны. В первую очередь это накопление невозвратных отходов, фиксированная производительность, сырьевая зависимость, финансовая неустойчивость и высокая аварийность

Грустно наблюдать, что не наука, а общества с «ограниченной ответственностью» участвуют в «нормировании» методов проектирования. Например, ГОСТ Р 56639–2015 «Технологическое проектирование промышленных предприятий», разработанный никому не известной и уже ликвидированной к настоящему времени фирмой ООО «Инвар-проект», требует, чтобы основой проектирования промышленных предприятий оставался существующий технологический процесс «выпуска заданной номенклатуры продукции в заданном объеме». По мнению таких законодателей, процесс проектирования должен сразу начинаться с этапа «подготовки производства», а заканчиваться «аттестацией проекта». В этом случае действительно никакого творчества проектанта не требуется, так как предполагается, что технологию XIX или XX века можно эксплуатировать вечно и без затрат ради быстрой прибыли.

Время уже дает подлинную оценку ненужности таких методологических подходов к проектированию промышленных технологий. Результаты проектирования методом копирования и тиражирования западных технологий всем очевидны. В первую очередь это накопление невозвратных отходов, фиксированная производительность, сырьевая зависимость, финансовая неустойчивость и высокая аварийность.

По сути, все производственные системы XX века функционально неустойчивы. Предприятия ненадежны: госзаказ может быть выполнен, а может и нет. Для оперативного увеличения объема выпуска нужного продукта почему-то требуется рядом строить аналогичное производство. При этом, увеличивая объем продукта, автоматически увеличивается объем отходов.

Любой проект модернизации таких «недоделанных» технологий с конкурсным поиском проектировщика без методологии всегда будет дилетантской и безответственной попыткой решения множества производственных проблем и технических противоречий.

Если же мы настроены на создание рациональных производственных систем, то нам нужен проектант-исследователь с новой методологией. Здесь важно понять, что «проектант» и «проектировщик» — это совершенно разные категории знания и понимания проблем. Надо признать, что если у «проектировщика» есть хоть какие-то «правила копирования шаблонов», то у «проектанта» нет единой признанной методологии проектирования производственных систем XXI века, в структуре которых не должно быть источников затрат и опасностей вообще. Этому даже не учат в университетах. До сих пор студентов готовят не для проектирования нового, а для эксплуатации старого, причем без возможности совершенствования путем внедрения рациональных технических решений, стартапов, научных идей и патентов.

Отвращение ко всяким пакостям

На данном этапе восстановления русской проектной школы будем считать, что для того, чтобы «фонарик» Менделеева светил каждому проектанту, необходимо учиться выстраивать процесс проектирования в следующей последовательности.

Этап 1. осмысление целей и задач производственной системы. На этом этапе важно понять, кем себя осознает инженер: либо проектантом, либо проектировщиком. От этого будет меняться отношение к проекту: он будет или одноразовым документом, или творческим процессом.

Этап 2. Регламентация норм, критериев и ограничений размещения технического комплекса в окружающем пространстве. Для этого необходимо иметь научно обоснованные концепции освоения каждой области окружающего нас пространства (космос, вода, земля, атмосфера и т. п.). По сути, на этом этапе формируются исходные данные для технического задания на проект. Чем выше уровень обобщения исходных данных, тем легче просматривается его прогностический мотив.

Этап 3. Инженерная проработка технических решений, создание конструкций и действующих прототипов технических комплексов.

На этом этапе требуется не один шаблонный, а множество вариантов технических решений и алгоритмов «соединения-разъединения» исходных компонентов, материальных ресурсов и информации в производственной зоне. Явного алгоритма, гарантированно ведущего к рождению идеальной технической идеи, возможно, и нет. Многие ссылаются на фантазию, другие долго размышляют, третьи призывают заниматься прототипированием.

magnifier.png Все четыре этапа русской методологии проектирования производственных систем неизбежно требуют участия проектанта, и поэтому именно он, а не заказчик или инвестор отвечает за выбор рационального технического решения

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. Литературные источники сообщают нам, что образ новой конструкции паровой машины создал часовщик Д. Уатт, а образ прядильного станка возник у цирюльника Р. Аркрайта в процессе изготовления париков. Известно также, что базовый образ швейной машинки с ножным приводом и горизонтальным челноком сформировался у Э. Зингера, когда он наблюдал работу механизмов всем знакомой мельницы.

Этап 4. Научно-экономическая оценка рациональности вариантов технических решений и выбор из них максимально полезного. При принятии решения о выборе того или иного варианта должно происходить нечто вроде процесса «взвешивания» баланса противоречивых желаний и сил.

Для выбора благоприятного (то есть наиболее полезного и безопасного) варианта необходимы критерии развития создаваемой производственной системы.

Все четыре этапа русской методологии проектирования производственных систем неизбежно требуют участия проектанта, и поэтому именно он, а не заказчик или инвестор отвечает за выбор рационального технического решения.

Ключевым вопросом, который позволяет решить методология, является выбор между рациональностью технического решения и его общей эффективностью. Для этого надо просто уметь разбираться в скрытых от непосредственного наблюдения причинах явлений и процессов. Оказывается, что склонность проектанта к верным техническим решениям формируется на основе базовой человеческой эмоции — отвращении ко всяким пакостям. Любой объект, вызывающий у проектанта чувство отвращения, должен быть им отброшен, изолирован или даже уничтожен.

Еще по теме:
25.12.2023
Проекты консорциума «Российский маглев», соглашение о создании которого было подписано в октябре, выходят на новый урове...
06.12.2023
Информационный портал «Техносфера, подъем!» активизирует свою работу в области технических инноваций и методологии проек...
30.11.2023
Компания «Световые технологии» разработала инновационные светильники для иммерсивных пространств. Уже началось их массов...
17.11.2023
Пульсоксиметр, разработанный на предприятии холдинга «Швабе» Госкорпорации Ростех, получил высшую награду XIX Международ...
Наверх