2. Общие принципы организации

И ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ

2.1. Постановка цели и задач исследования

Задача исследования в области техники, да и в любой другой прикладной области должна обладать не только научной актуальностью, но и иметь практическое значение. Цель исследования может быть сформулирована «сверху» - заказчиком работы (как правило, исходя из задач конкретного производства), либо самим исследователем в контексте выполняемых долгосрочных исследовательских программ определенной тематики.

Формулировка цели исследования на первом этапе носит предварительный характер, и как правило, в дальнейшем уточняется и корректируется. Для достижения поставленной цели, обычно надо решить серию частных задач, каждая из которых расчленяется на подзадачи. Чтобы оценить весь объем и взаимообусловленность исследований, можно составить дерево целей, т.е. графическую схему соподчинения частных задач. Эта схема будет полезной, если первоначально ее сделать шире реального объема исследований

Построив такое дерево целей, делают первую прикидку плана экспериментов, часть вариантов отпадают сразу после анализа справочников и монографий. Составление обзора литературы сократит дерево цели еще больше. Часть можно будет принять за достаточно достоверное без проверки, что-то проверить выборочно, чтобы прояснить противоречия литературных данных. Первоначальное дерево целей - это систематизированный перечень того, что нужно исследовать. После обзора и анализа альтернатив в нем останется то, что неизбежно придется исследовать.

Следующим этапом подготовки исследований является подготовка плана работ. Даже для единолично выполняемой поисковой работы пишут план. Только выписав по порядку

все действия, можно убедиться, что работа имеет конец, и он достижим за разумное и отведенное время.

Для утверждения плановых работ обычно требуется два или три документа: программа, календарный план в виде списка работ и сроков (возможно сетевого графика) и методический план. Программа – перечисление основных этапов работ с указанием результата, метода, сроков и исполнителей. В программе все формулировки должны быть четкими и однозначными. Программе предшествует разработка более трудоемкого документа, а именно методического плана. В нем конкретно и подробно перечислены все эксперименты, варианты подготовки и обработки образцов, схемы и средства измерения. Указаны все методы испытаний и структурных исследований, число образцов на точку для каждого варианта условий и вида испытания. Выполнен расчет и составлены таблицы числа образцов каждого типа для всех вариантов вместе при разбивке их по вариантам. Подсчитано количество необходимого материала и общий объем всех испытаний. Как пункт методического плана может быть сформулировано и техническое задание на разработку установки или методики эксперимента.

Как правило, первоначальный вариант методического плана содержит максимальное число образцов, но зато он включает все варианты и их перекрестную проверку. Оценив по порядку величины доступное количество материала, темпы изготовления образцов и испытаний, можно сокращать план. При сокращении нужно исходить из ряда принципов. Лучше немного надежных точек с достаточным для статистической обработки числом образцов на точку, чем много «проб» по одному образцу, когда невозможно понять, чему же верить. Совсем необязательно делать все испытания для всех вариантов. Можно сразу видеть, что по некоторому аргументу отличия в данном свойстве будут незначительны. Соответствующее исследование вдоль этого ряда можно исключить, сохранив контрольные точки. Обычно лучше сконцентрироваться на нескольких главных, хотя и трудоемких вариантах, чем сделать за их счет десяток экспериментов попроще, но без глубокого замысла.

Можно сократить объем при той же надежности, применяя математическое планирование эксперимента. Однако все его приемы исходят из существования заданной заранее области поиска, количественно сформулированной цели поиска (модели эксперимента), однородного массива образцов, стандартизованной техники измерения, простых гипотез о виде искомых зависимостей. Поэтому оно полезно лишь на втором этапе планирования – когда определены цель и области поиска для каждого типа экспериментов.

Запланировать открытие нельзя, но вся работа для этого планируется – ресурсы и время исследований всегда ограничены. Кроме директивных сроков, существует и естественный срок, после которого работу прекращают за ненадобностью. Зная прогноз возможных причин неудачи, минимизируют риск, избавляясь по возможности от сомнительной методики и трудноорганизуемых промышленных экспериментов.

Многие технологических процессы и приемы отомрут раньше, чем их успеет постичь теория. Поэтому рискованно углубляться в экспериментальное исследование механизма явлений для решения «срочной» практической задачи.

Основные затраты на эксперимент определяются по методическому плану: количество материала (с 2 - 3-кратным запасом на разрезку и другие потери), число экспериментов на оборудовании цеха, количество образцов каждого типа. Все это взвешивают не только по стоимости, но и, главное, расставляют в сеть по срокам, исходя из пропускной способности соответствующих цехов (с учетом приоритета других работ).

Сравнительно легко планировать по аналогии с предыдущим время, загрузку оборудования для простых работ – стандартных испытаний и типовых измерений на серийном оборудовании (хотя и здесь потери от переналадки, ремонтов и загрузки узких мест соседями всегда превышают собственно машинное и подготовительно-заключительное время испытаний).

Наименее определенный по срокам и обычно наибольший по объему раздел – создание новой методики (или ее приспособление к новым условиям). Подобрать реактив для травления нового сплава можно за полдня, но иногда не хватает и недели. Реплики для электронной микроскопии иногда удается сделать за три дня, но иногда они не получаются и за месяц. Если измерительную установку можно собрать за месяц, то над стабильностью и воспроизводимостью можно биться полгода. Там, где нельзя вычислить срок надежнее, в план закладывают время ближе к верхнему пределу. Здесь важно также возможно подробнее расчленить и спланировать наперед сам процесс отладки, но главное: ограничить выбор метода с учетом отведенных сроков.

Сложная методика оправдана для важной, рассчитанной на работу с «дальним прицелом» задачи.