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:
27.05.2024
Как сделать так, чтобы научные разработки студентов не оставались «в столе» университетов, а становились востребованными...
26.04.2024
Нужна ли экономика как современная научная дисциплина производству? Если об этом рассуждать, опираясь на знание истории ...
18.04.2024
Задача рационального соединения разных по скорости энергетических, материальных и информационных потоков в одну работающ...
01.03.2024
Оказывается, что любая опасность, создаваемая в результате человеческой деятельности, проявляется, как опасность только ...
Наверх