9.2.2. Проектирование как искусство, наука и ремесло

Умение проектировать - это одновременно и ремесло (в смысле ис­ пользования систематизированной совокупности наработанных техниче­ ских приемов и способов), и наука, и искусство. Как ремесло проектиро­ вание можно освоить на основе отработанных десятилетиями и зареко­ мендовавших себя практических навыков и приемов, опирающихся на по­ зитивный опыт решения проблем в том или ином конкретном проектно­ конструкторском коллективе. Как науку проектирование можно постиг­ нуть путем систематических занятий (например, путем усвоения содержа­ ния учебников и монографий по широкому спектру вопросов: методоло­ гии, системотехники, физики явлений и процессов, используемых в объ­ ектах, методах математического моделирования, методах прогнозирова­ ния и др.). Как искусство проектирование требует наличия иррациональ­ ного мышления, метафоричности, полета воображения.

Однако проектирование не следует по отдельности отождествлять ни с искусством, ни с наукой, ни с ремеслом. Это сложный вид деятельности, в котором успех зависит от правильного сочетания всех этих трех средств познания. Очень мала вероятность добиться успеха путем отождествления проектирования с одним из них. Основное различие связано с временными отношениями. Деятели искусства и прикладных наук имеют дело с физи­ ческим миром (реальным или символическим) в том виде, в каком он су­ ществует в настоящее время, математики оперируют с абстрактными от­ ношениями, не зависящими от календарного времени. Проектанты же все­ гда вынуждены считать реальным то, что существует лишь в воображае­ мом будущем, и искать пути претворения в жизнь предвидимых объектов на базе современных ТР.

Цель ученого—точно описать и объяснить наблюдаемые явления. Для его подхода характерны профессиональный скептицизм и сомнения. Художник тоже не связан в своей деятельности с будущим, его больше все­ го интересует настоящее. Его цель состоит в обработке (с испытываемым при этом удовлетворением) материала, существующего одновременно с его деятельностью. Математика рассматривает не физический мир, а мир от­ ношений, точный и вневременной. Любая задача, существование которой постулировано и которую можно представить в символической форме, принимается как таковая, не без научных сомнений и пояснений. Для по­

становке задачи не приходится обрабатывать какой бы то ни было физиче­ ский материал. Для математика задача существует с того момента, как он ее поставил, и нужно лишь логическим путем найти ее решение. Это решение, которое может быть выражено в абстрактных символах, обязано быть абсо­ лютно верным, но может, помимо того, быть еще и «изящным».

Прежде чем предсказывать будущее, разработчик должен в доста­ точной мере знать настоящее, а для этого он должен обладать свойствами ученого: скептицизмом, умением поставить эксперимент и проанализиро­ вать его результаты. Однако когда разработчик переходит от настоящего к будущему, позиция сомневающегося ученого становится для него беспо­ лезной и ей на смену должно прийти нечто другое, похожее, скорее, на подсознательную веру.

Подход художника необходим разработчику на том этапе, когда в лабиринте альтернатив приходится отыскивать тропинку, ведущую к новому и непротиворечивому построению, которое могло бы лечь в ос­ нову решения.

Метод математика, выражающего исходные предположения через аб­ страктные символы, а затем манипулирующего этими символами, пока не придет к решению, годится для проектанта лишь на том этапе, когда задача стабилизировалась, когда для того, чтобы разрешить противоречия между целью и средствами, уже не требуется изменять исходные посылки. Однако самая интересная и самая сложная часть разработки - это как раз поиск ре­ шения путем изменения формулировки задачи, поэтому правильно будет считать, что математика полезна только для оптимизации, т.е. для отыска­ ния наилучшего решения после того, как задача уже определилась.

Проектирование предполагает применение анализа и синтеза. Одна­ ко нередко анализ отождествляют с проектированием, ибо считают, что если в данной ситуации проведен хороший анализ, то и проектирование выполнено хорошо. Анализ, т.е. расчленение рассматриваемой ситуации на контролируемые элементы и изучение каждого элемента в отдельности, выполняется при проектировании для проверки первоначально постав­ ленных целей. Синтез —объединение элементов в единое целое - ближе к проектированию, чем любой другой процесс, но он должен быть творче­ ским, чтобы комбинация объединяемых элементов была оригинальной.

В процессе проектирования ремесло, наука и искусство, анализ и синтез неотделимы друг от друга и проявляются одновременно.

В настоящее время в большей степени, чем когда-либо, проектиро­ вание связано с непрерывным созданием новых устройств, обслуживаю­ щего оборудования, т.е. новых технических объектов. В этом случае твор­ ческих навыков проектанта и его способностей к анализу бывает недоста­ точно, поскольку нет опыта, на основе которого можно было бы прини­ мать решения. Поэтому сейчас практика проектирования сопряжена с большим риском. Подобно тому, как наука неотделима от искусства и анализ связан с синтезом, так и в процессе проектирования эволюция свя­ зана с появлением нового. С самого начала мысль разработчика должна быть направлена на создание нового, на поиск жизнеспособной идеи, об­ ладающей оригинальностью. По мере работы над проектом разработчик непрерывно сверяет свои идеи с тем, что уже сделано и известно по этому объекту. Необходимо уяснить, что проектирование нацелено на будущее, но его действия (включая результат) должны основываться на том, что было известно в прошлом!

9.3. Проектирование с позиции теории отображения

Проектирование есть форма отражения объективного мира. Для рас­ крытия сущности проектирования необходимо остановиться на таких ка­ тегориях, как субъект и объект проектирования; познавательный образ; воображение и интуиция; ценность и оценка.

Проектирование следует рассматривать как интегральную дисцип­ лину с позиций философии, психологии, системотехники, логики и знаний точных наук.

Субъект проектирования. Под субъектом проектирования можно понимать отдельного человека, коллектив специалистов, искусственный интеллект. Субъект проектирования является системой, осуществляющей извлечение информации о внешних явлениях природы и общественной жизни, включая процесс коммуникации в широком смысле слова (переда­ ча сведений в ходе обучения, обмен мнениями, борьба идей и т.д.).

Подход к субъекту проектирования как к системе обусловлен наличи­ ем в нем всех ее атрибутов. Действительно, проектирование состоит в од­

новременном и последовательном выполнении некоторых операций, начи­ ная с формирования задачи проектирования и кончая разработкой рабочей документации. Каждая операция имеет собственную цель, которая вытекает из общей цели и является ее частью. Выполнение той или иной операции независимо от того, участвует в проектировании один человек или целый коллектив, начинается и завершается по определенной команде. Таким об­ разом, формируется система, имеющая цель функционирования, иерархи­ ческую структуру и управление. Средством функционирования этой систе­ мы является информация о результатах операций. Показателем эффектив­ ности системы можно считать качество создаваемого объекта.

Объект проектирования. Основная отличительная особенность проектирования от познания вообще состоит в том, что объект проектиро­ вания в отличие от объекта познания еще не существует, однако его образ воспринимается субъектом как реальный, с присущими ему внутренней динамичностью и противоречивостью. Современные объекты проектиро­ вания выступают как сложные системы с большим количеством взаимо­ связанных подсистем и элементов. Объект проектирования существует в определенном окружении, взаимосвязь с которым и характеризует его жизнедеятельность.

Условия познания объекта (системный подход). Современный стиль мышления, и это в полной мере относится к проектированию, - сис­ темный, кибернетический. Не надо полагать, что он возник сам по себе в отрыве от развития философии, логики. Системный, кибернетический стиль мышления на самом деле является воплощением принципов и средств диалектической логики.

Нормы и правила системного мышления. Во-первых, надо охва­ тить и изучить все стороны, все связи и «опосредования» объекта проек­ тирования. Несмотря на то, что достичь этого полностью никогда не уда­ ется, требование всестороннего охвата объекта предостерегает от ошибок и от омертвения. Во-вторых, диалектическая логика требует брать объект в его развитии. В-третьих, познание объекта неразрывно связано с челове­ ческой практикой, которая выступает и как критерий истины, и как прак­ тический определитель связи объекта с тем, что нужно человеку. В-четвертых, диалектическая логика учит, что абстрактной истины нет, истина всегда конкретна.

3.Принятие решений.

4.Исполнение.

5.Контроль за результатами исполнения.

На первом этапе проектной деятельности происходит обнаружение информации об объекте восприятия, выделение в нем отдельных призна­ ков, отвечающих стоящей перед человеком задаче.

На втором этапе производится анализ и обобщение информации на основе заранее заданных или сформированных критериев оценки. Анализ информации сопровождается сопоставлением ее со сложившейся у разра­ ботчика внутренней образно-концептуальной моделью объекта. Концеп­ туальная модель формируется в сознании человека как продукт осмысли­ вания сложившейся ситуации с учетом стоящих перед ним задач. Разли­ чают постоянную (или медленно меняющуюся) образно-концептуальную модель, хранящуюся в долговременной памяти человека, и оперативную, образующуюся в процессе переработки информации и хранящуюся в опе­ ративной памяти. Постоянная модель конкретизирует прошлый опыт че­ ловека и знания, полученные в процессе обучения. Оперативная же вы­ ступает как модель, полученная в результате преобразования входной ин­ формации и информации, поступающей из постоянной концептуальной модели. В некоторых случаях, в том числе и при проектировании, возни­ кает не одна, а несколько оперативных моделей, каждая из которых явля­ ется по существу вариантом возможного решения.

Третий этап проектной деятельности, относящийся уже к обслужи­ ванию, состоит в принятии решения. В процессе принятия решения проек­ тант манипулирует с оперативными моделями, выбирая из них ту, которая в наибольшей степени отвечает реальной ситуации и конкретной задаче.

Четвертый этап —реализация принятого решения. При исполнении «решение» можно корректировать. Пятый этап - контроль за результатами исполнения.

Нужно отметить, что существуют два типа трудовой деятельности. Первый из них связан с информационным поиском весьма незначительно. Характер этой деятельности определен прямым замыканием входной ин­ формации на постоянную концептуальную модель с последующим пере­ ходом к реализации принятого решения. Такая деятельность имеет место в хорошо знакомой ситуации, она не требует творческого подхода.

Проектирование - это деятельность с отсроченным обслуживанием. Оно характеризуется развернутым по времени сложным информационным поиском, когда процесс восприятия превращается в самостоятельную опе­ рацию, переходящую к формированию динамических оперативных моде­ лей, принятию решения и только затем к реализации этого решения. Ины­ ми словами, в процессе проектирования информация перерабатывается достаточно долго.

Познавательный образ. Формирование познавательного образа (субъективной модели) при проектировании вызывается внутренней ак­ тивностью субъекта, «скрытой» его деятельностью. Иными словами, по­ знавательный образ существует только в сознании, формирование его свя­ зано с воображением. Нужно отметить, что формирование субъективной модели сопровождает любую трудовую деятельность и поэтому психофи­ зические процессы, происходящие в сознании человека при проектирова­ нии, подчиняются общим закономерностям. Для раскрытия «механизмов» проектирования используют теорию интериоризации, согласно которой мыслительные операции формируются в результате своеобразного пере­ носа внешнепредметных действий во внутренний план. Такой подход к мыслительной деятельности позволяет выявить сложный операционный характер всех его форм, динамичность мыслительных структур.

Воображение - мысленное преобразование опыта и знания, ведущее к формированию наглядных образов ненаблюдаемых явлений. В отличие от чисто логического мышления воображение позволяет видеть целое раньше частей, оно носит синтезирующий характер. Однако воображению присущи и логические построения, отражающие роль программ преобра­ зования чувственно-наглядных образов как элементов в цельный образ, служащий, в свою очередь, чувственной опорой, стимулом для абстракт­ ного мышления. Символам воображения свойственна метафорность, мно­ гозначность. Они выступают не только знаком объекта, но заключают в себе обобщенный принцип дальнейшего развертывания свернутого в нем смыслового содержания.

Связь воображения с практикой проявляется в форме ассоциаций, когда объекты внешнего мира, ранее познанные человеком в определен­ ном применении, отражаясь, преобразуются в нашем сознании в образы, пригодные для иного применения. Принцип целостного отражения выра­

жается категориями части и целого. Познание в связи с этими категориями можно раскрыть как движение, начинающееся с представления об объекте как о нерасчлененном целом с последующим переходом к анализу, т.е. расчленению целого на части, а вслед за этим к воспроизведению кон­ кретного целого. В связи с категориями части и целого уместно упомянуть об известном противоречии. Воспроизведение в сознании целого возмож­ но только при условии познания его частей, последнее же предполагает познание целого. Разрешение этого противоречия возможно только с по­ зиций диалектики. Целое - продукт познания частей, в то же время исход­ ный пункт познания. Воспроизведение целого до изучения частей, вопервых, коренится в синтезирующей способности человеческого мышле­ ния, а во-вторых, отражает динамику внешнего мира, в котором любое «целое есть часть более сложной системы, и часть есть целое по отноше­ нию к ее собственным частям».

В диалектическом единстве частей и целого протекает творческий поиск вариантов технического решения.

Синтез целого на основе варьирования (перебора) различных сочета­ ний частей представляет наиболее простую форму сознания. Именно она чаще всего поддается формализации и оказывается доступной искусствен­ ному интеллекту на базе ЭВМ. Однако случайный перебор - это весьма не­ экономная форма мышления. Человеческое сознание может целенаправ­ ленно найти среди множества возможных решений наиболее нужное и ра­ циональное. Такая форма сознания проявляется в виде интуиции.

Интуиция - постижение истины путем непосредственного ее усмот­ рения без обоснования с помощью доказательства; субъективная способ­ ность выходить за пределы опыта путем мысленного схватывания («оза­ рения») или обобщения в образной форме непознанных связей, законо­ мерностей; целенаправленный выбор рационального решения среди мно­ жества других.

Интуитивный синтез объекта при проектировании не может быть противопоставлен наиболее простой форме случайного перебора, но он в то же время и не может быть отождествлен с ней, во-первых, потому, что в нем опущены многие звенья логического хода, во-вторых, потому, что существует не только рациональная, но и чувственная интуиция. Одним

из проявлений чувственной интуиции оказывается способность человека к эмпатии, к вживанию в роль проектируемого объекта.

При интуиции бывают опущены многие звенья логического перебо­ ра. Способность человеческого сознания к интуитивным формам связана с целеполаганием и опережающим отображением.

Наличие в сознании цели при отражении действительности в проек­ тированиивесьма существенный момент. Любая деятельность человека преследует ту или иную цель. В связи с понятием цели отражение делится на функциональное и нефункциональное. Первое из них свойственно нежи­ вой природе и базируется на причинно-следственных связях. Функцио­ нальное отражение, присущее живой природе и человеческому мышлению, связано с целями, как в своем процессе, так и в его результате. Цель имеет управленческий аспект. На ее основе субъект проектирования ориентирует­ ся во множестве возможных решений, находя наилучшие из них, не произ­ водя полного перебора и сравнения.

Выбор цели при проектированиивесьма важный и ответственный этап. Как говорится, «...гораздо важнее выбрать «правильные» цели, нежели «правильную» систему. Выбрать не ту цель - значит, решить не ту задачу; выбрать не ту систему - значит просто выбрать неоптимальную систему».

Соотношение познавательного образа с целеполаганием связано с такими категориями, как ценность и оценка.

Ценность - социальная характеристика объектов. Она одновременно и объективна, и субъективна. Объективность состоит в том, что ценность представляет продукт воздействия человека на природу с определенной целью для удовлетворения своих потребностей. Субъективность же цен­ ности в том, что она проявляется только во взаимоотношении с субъек­ том, с его желаниями, потребностями, эмоциями.

Оценка- форма выражения ценности (качества). Она оказывается одной из важнейших сторон деятельности проектанта. В отличие от уче­ ного и изобретателя он формирует познавательный образ на фоне оценоч­ ной шкалы, в роли которой выступают достигнутые знания, существую­ щие теории, принципы, законы.

Интерес - это направление мыслей и чувств человека, нескольких человек или социальной группы на объекты, удовлетворяющие или спо­ собные удовлетворить их потребность. Пример истории развития и во­

Интересы формируются при наличии ограничений: недостатке зна­ ний, опыта, ресурсов времени, финансов; при инерционности мышления, разных идеологиях, давлении авторитетов и др. Особенность интереса — четко выраженная направленность. Вершина интереса - определение цели и постановка задачи на ее достижение.

По мере возрастания количества информации снижается неопреде­ ленность в формировании познавательного образа (проекта).

Подход к проектированию с позиций теории отражения позволяет отнести этот процесс к распознаванию. Под распознаванием вообще по­ нимается принятие решения о принадлежности того или иного конкретно­ го объекта или явления к определенному классу.

Предварительная классификация существующих объектов составля­ ет связную информацию, которой располагает субъект проектирования до начала распознавания. По ходу проектирования определяются признаки (параметры) познавательного образа. Информация о них в отличие от пре­ дыдущей может быть названа свободной. Вообще под информацией со­ гласно [36] понимается воспроизведение одной системой (субъект проек­ тирования) структуры (разнообразия и т.д.) другой (объект проектирова­ ния), при котором она функционально выделяется и включается отра­ жающей системой в процесс управления, жизнедеятельности и практики. По мере возрастания количества информации снижается неопределен­ ность в формировании познавательного образа.

Распознавание при проектировании - многоуровневый процесс. Он характеризуется последовательными этапами, на каждом из которых объект проектирования получает описание на языке признаков, образую­ щее некоторое пространство. На каждом этапе это пространство сужается, и поэтому проектирование можно рассматривать как процесс последова­ тельных приближений. Каждый этап характеризуется своим собственным оператором, содержащим анализ и синтез.

Стремление изучить процесс проектирования приводит к необходимо­ сти выяснить роль символов для формирования познавательных образов в актах творчества. Символизация является способом опосредованного отра­ жения действительности и вместе с тем своеобразным ориентиром, выра­

жающим некоторые стороны динамики познавательных образов, стадии их формирования, намечающим новые пути подхода к исследуемым объектам.

Диалектика и логика символов позволяют установить связь между интуицией и логикой; между метафорическими образами и аналогиями, аллегориями, создаваемыми воображением, и строгими научными поня­ тиями. Какие же особенности проектирования вызывают потребность в символах? Прежде всего это необходимость передачи информации об объекте. Возникнув первоначально на этой основе, символы в дальнейшем стали выступать как «орудие труда» и в процессе преобразования позна­ вательного образа (модели).

Графические изображения, находящиеся в изоморфном, т.е. во взаим­ но однозначном отображении двух совокупностей, сохраняющем их струк­ турные свойства в соответствии с объектом проектирования и несущем полную информацию о нем, называются тоническими знаками. К ним от­ носятся чертежи рабочей документации. С оперированием знаками связано проектирование на завершающих этапах - конструирование объекта.

На более высоком уровне символы уже не оказываются копиями проектируемого объекта, а обозначают его сущность, имея чувственно­ наглядную форму (рис. 9.4). К таким символам можно отнести принципи­ альные и кинематические схемы, с которыми оперируют на этапах выбора параметров и режимов действия объекта, анализа принятого решения. Ки­ нематические схемы, хотя представляют абстрактные идеи и понятия, од­ нако связаны с конкретным классом объектов.

Роль иконических знаков выполняют языки компьютерного проектиро­ вания (AutoCAD, «Компас», Т-Flex, SolidWorks, «Космос» и многие другие).

Этапы проектирования еще более высокого уровня требуют использо­ вания символов с большей абстракцией. На этапе поиска решений и тем бо­ лее определения целей проектирования необходимо обозначить всю область технических решений и ориентироваться в ней. Единственным средством выполнения этих этапов до недавнего времени был естественный язык. Кста­ ти, пояснительные записки как составная часть проекта выполнялись и будут выполняться на обычном языке с элементами иконических знаков.