1.8 Инженерные задачи

Инженерное дело – это решение инженерных задач. Задача часто возникает тогда, когда нужно перейти от одного физического состояния продукта к другому, например, от муки к хлебу. У любой задачи есть начальные условия, которые называют начальным состоянием системы, или входом, а то состояние, которого нужно достичь, называют конечным состоянием, или выходом. Некоторые задачи в таком представлении могут выглядеть следующим образом: руда – металл; проволока – канцелярская скрепка; зерно – хлеб; древесина – бумага; химическое соединение – взрывчатое вещество; первокурсник – выпускник втуза.

Большинство задач такого рода имеет огромное число решений, т.е. различных способов перехода из одного состояния в другое. Конечно, не все эти варианты следует принимать к рассмотрению, но тем не менее они существуют. Собственно говоря, если нет различных способов достижения требуемого результата, то нет инженерной задачи.

Инженерная задача – это нечто большее, чем нахождение одного решения; она требует нахождения предпочтительного метода достижения желаемого результата. Так, например, для большинства производственников небезразличны цена, производительность, степень безопасности, надежность механизмов. Основной признак, по которому одно решение выбирается из многих возможных, называется крите-рием.

При переходе начального состояния в конечное часто существуют определенные средства, применение которых неизбежно, потому что они определены теми, с чьим авторитетом инженер должен считаться. Допустим, например, что при получении хлеба нужна печь, а не электрическая плитка. Средства, которые должны быть обязательно применены при решении задачи, называются ограничениями.

Таким образом, задача существует тогда, когда требуется перейти от одного состояния к другому, если существует более чем одно возможное решение и если все возможные решения не очевидны. Способ изображения инженерных задач с помощью «черного ящика» показан на рисунке 1.7. При таком способе представления задач необходимые преобразования заключены в «черном ящике», содержимое которого неизвестно, а известны лишь вход и выход. В «черном ящике» могут быть ограничения или критерии оценки возможных решений.

Инженерная задача – законченная единица инженерной деятельности.

Инженерная задача возникает всякий раз, когда требуется перейти от исходного состояния к желаемому состоянию, причём пути перехода заранее неочевидны, и их «цена» различна.

Конструкторская задача имеет место в том случае, если пути достижения конечного состояния в принципе ясны, и требуется проектирование изделия, технологии, системы мер.

Изобретательская задача имеет место в том случае, если конструкторская задача не имеет удовлетворительного решения, и требуется сотворить новый принцип достижения конечного состояния.

Задача проектирования – сложная комплексная задача, являющаяся совокупностью конструкторских задач, в которую могут иногда входить отдельные изобретательские задачи.

Задача изготовления – сложная комплексная задача, являющаяся совокупностью конструкторских задач и, возможно, изобретательских (последнее говорит о непроработанности этапа постановки на производство).

Задача эксплуатации – комплексная задача, выражающая комплексный подход к потреблению конечного результата как выражению задач изобретения и проектирования.

Задача ликвидации – сложная комплексная задача, являющаяся совокупностью конструкторских задач и, возможно, изобретательских.

Прямыми инженерными задачами являются конструкторские и изобретательские задачи стадий жизненного цикла изделия.

Обратные задачи – по выделению нежелательных эффектов (НЭ) на разных стадиях жизненного цикла технической системы (ТС) делятся на три группы:

– конструкторские задачи по ремонту и предотвращению НЭ;

– выявление причин «брака функционирования» ТС в конкретном окружении (наблюденного НЭ): инженерно-исследовательские задачи первого типа;

– нахождение технических решений (ТР), устраняющих выявленный НЭ: изобретательские задачи;

– прогноз совокупности возможных НЭ (в особенности опасностей и аварий): инженерно-исследовательские задачи второго типа.