Самое интересное об инженерном мышлении. Думай как инженер: главное о системном мышлении

Семь чудес мира! За время существования нашей цивилизации их список постоянно изменялся. Но этот список «семи чудес» прославляет монументальные шедевры инженерной мысли двадцатого века. Они были выбраны Американским Обществом Инженеров-Строителей.

Эмпайр Стэйт Билдинг

Построенный в 1931г, он возвышается на 1250 фута (381м.) над Нью-Йорком, состоит из 102 этажей. До постройки в 1972 Всемирного Торгового Центра, этот небоскреб был самым высоким зданием в мире. В 2001 году, когда рухнули башни Всемирного торгового центра, небоскрёб снова стал самым высоким зданием Нью-Йорка.

Холл длиной 30 метров и высотой в 3 этажа, отделан мрамором и украшен 8-ю панно с изображением 7 чудес света и восьмое - это сам Эмпайр-Стейт-Билдинг. В зале «Рекорды Гиннеса» собрана уникальная коллекция необычных рекордов. Поднявшись на лифте за минуту, можно попасть на смотровую площадку на 86-м или 102-м этаже.

Дамба Итаипу

Построенная Бразилией и Парагваем на реке Парана, дамба является самой большой гидроэлектростанцией в мире. Строительство закончилось в 1991г, на постройку серии дамб длиной 7744 м. ушло 16 лет. Было израсходовано в пятнадцать раз больше бетона, чем на постройку туннеля Ла-Манша.

Канадский Си-Эн Тауэр

В 1976г. башня стала самым высоким в мире не имеющим опоры зданием. Она неясно вырисовывается над городом Торонто в Канаде, на треть мили в высоту. Стеклянный пол на смотровой площадке позволит вам смотреть вниз с высоты 342 метров.

Панамский канал

Потребовалось 34 года, чтобы построить этот канал длиной 50 миль через перешеек Панамы. Были проведены громадные работы по выемке грунта и сооружению шлюзов, что позволило считать его самым дорогим проектом американской истории и самым опасным: около 80 000 человек умерли во время строительства (в основном от болезней).

Туннель Ла-Манша

Соединяет Францию и Англию. Продолжительность туннеля 31 миля. Двадцать три из них проходят под дном пролива Ла-Манш. Высокоскоростные поезда мчатся вдоль его стен. Защитное сооружение Северного моря Нидерландов

Из-за того, что Нидерланды находятся ниже уровня моря, серия дамб, шлюзов и волнорезов были построены, чтобы уберечь страну от потопов во время шторма. Самой большой частью проекта стал подвижный волнорез длиной две мили на устье реки, построенный в 1986г. Он состоит из 65 бетонных молов, каждый из которых весит 65 тонн. Нужно заметить, что проект почти равняется по масштабу Великой китайской стене.

Мост Золотые Ворота

Соединив Сан-Франциско и Округ Марин в 1937г, многие годы мост оставался самым большим висячим мостом в мире. Эксперты думали, что ветра, океанские течения и туман не позволят его построить. На постройку моста длиной 1.2 мили ушло четыре года. Его поддерживают 80 000 миль стального провода, и кабелей в диаметре тридцать шесть с половиной дюймов – он самый большой из когда-либо построенных.

Инженерная профессия и деятельность требуют от неё субъектов, технических специалистов соответствующей подготовки, определённых способностей и творческого мышления. В этой связи инженерное мышление и творчество нуждаются в своем философском осмыслении.

Инженерное мышление – это специальное, профессиональное мышление, направленное на разработку, создание и эксплуатацию новой высокопроизводительной, надёжной, безопасной и эстетической техники, на разработку и внедрение прогрессивной технологии, на повышение качества продукции и уровня организации производства.

Главное в инженерном мышлении – решение конкретных технико-технологических, производственных и организационно-управленческих проблем и задач с помощью технических средств, выдвижение и внедрение инноваций для достижения наиболее экономичных, эффективных и качественных результатов, а также для гуманизации производства и труда, техники и технологии.

В.Г.Горохов считает, что на протяжении веков сформировались три основные особенности инженерного мышления – художественная, практическая (или технологическая) и научная. Он справедливо подчеркивает, что современное инженерное мышление глубоко научно .

А.И.Ракитов, выявивший признаки, отличающие развитое инженерное мышление от прединженерного мышления, пришёл к выводу, что инженерное мышление формируется на машинной основе, как мышление по поводу конструирования, создания машин; оно рационально, выражается в общедоступной форме, имеет тенденцию к формализации и стандартизации, опирается не только на экспериментальную базу, но и на теорию, систематично формируется профессиональными инженерными дисциплинами, экономической рентабельностью. Наконец, инженерное мышление имеет тенденцию к универсализации и распространению на все сферы человеческой жизни .

В структуру инженерного мышления входят рациональный, чувственно-эмоциональный и аксиологический элементы, память, воображение, фантазии, способности, профессиональное самосознание и пр.

Понятно, что рациональную, теоретическую и методологическую его основу составляют знания прежде всего технические, технологические, естественно-научные, инженерные, однако сейчас всё большее и большее место в нём занимают и социально-гуманитарные знания.

Хотелось бы здесь особое внимание обратить на технические способности, которые позволяют инженеру добиться значительных успехов в своей деятельности.

Технические способности – сочетание индивидуально - психологических свойств, которые дают возможность инженеру при благоприятных условиях сравнительно легко и быстро усвоить систему конструкторско-технологических знаний, умений, то есть овладеть одной или несколькими техническими профессиями и добиться значительных успехов в них. Главными компонентами технических способностей, в том числе и инженерных, являются: склонность к технике, технологии и инженерному делу, к техническому творчеству, техническому мышлению; наличие пространственного воображения; техническая наблюдательность, ярко выраженные зрительная и моторная память, точность глазомера; ручная умелость (ловкость) и др.

Инженерное творчество имеет свою специфику, выходит за рамки сугубо технического мышления, которому чаще всего присущи узкий прагматизм, технократизм, асоциальность, а порой и дегуманизированность.

Инженерное творчество – это свободная неалгоритмированная деятельность, которая совершенствует старую технику и технологию и создаёт новые технические и технологические средства, обладающие производственной и социальной значимостью, а также предлагает новые, более прогрессивные формы организации труда и производства.

Надо заметить, что в инженерно-техническом творчестве процесс создания нового технического объекта идёт не от научной идеи к технике, а от технической идеи к техническому решению, а от него – к новому техническому объекту .

В инженерно-техническом творчестве часто выделяют пять этапов.

Первый этап - создание нового технического объекта, формирование проблемной ситуации с одновременным аналитическим осмыслением её структуры субъектом творчества (отражение технической потребности, осознание необходимости нового и недостатков старого, раскрытие конкретных технических противоречий и формулировка технических задач с определённой структурой).

Второй этап - рождение и вынашивание новой технической идеи (нового принципа, новой трансформации и др.).

Третий этап - разработка «идеальной модели», функциональной и структурной схемы будущего технического объекта («идея - образ»).

Четвертый этап - конструирование. Переход от мысленного построения к реальным разработкам - качественный скачок. Поиск реальных форм воплощения нового качества - это создание нового в специфике конкретных условий. С этого этапа идет разрешение противоречий между идеальным и материальным, между теорией и практикой.

Пятый этап - предметное и относительно завершённое воплощение изобретения, усовершенствование или приспособление в новом техническом объекте. Он складывается из трех основных стадий: создание экспериментального образца - испытание в экспериментальных условиях - доработка и изменение на основе данных эксперимента; создание промышленного образца - ограничение производственных условий - доработка на основе полученных данных; серийное или массовое производство - применение в многообразных промышленных условиях - доработка путем устранения недостатков функционирования новых технических средств в разнообразных условиях .

Другими словами, инженерно-техническое творчество выступает как единство экспериментального и теоретического поиска решения технико-технологических проблем и задач.

В.П.Булатов и Е.А.Шаповалов в инженерной деятельности выделяют несколько иные крупные этапы .

Перечислим основные инженерные операции, составляющие в совокупности пять этапов, элементов структуры инженерной деятельности.

На этапе определения потребности инженер составляет представление о ней, формулирует конечную цель деятельности в наиболее общем виде и конкретизирует эту цель путем целеполагания отдельных технических характеристик создаваемого объекта.

На этапе выработки и принятия решения осуществляются его информационная подготовка, выработка вариантов и нахождение оптимального среди них. Истинность найденного решения подвергается проверке путем теоретического анализа, а после изготовления макета или опытного образца – анализом практических результатов комплекса экспериментов над ним. Затем решение принимается инженером. Для того чтобы оно было принято обществом, и технический объект запущен в производство, необходимо еще доказать целесообразность данного решения. Этим заканчивается рассматриваемый этап процесса инженерной деятельности.

На этапе подготовки производства составляется вся техническая документация, необходимая для изготовления технического объекта, а именно, проект и его экономическое, социальное, экологическое и другие обоснования.

На этапе регулирования производства инженерная деятельность связана с функцией технического управления, обеспечения взаимодействия людей и техники в процессе изготовления технического объекта. Как известно, функция управления производством относится в большей степени к экономической, хозяйственной деятельности. Инженер не подменяет хозяйственного руководителя, но в то же время участвует в решении экономических вопросов производства. Этот этап инженерной деятельности – ключевой и очень важен для общества. Именно здесь расходуются людские, материальные, финансовые ресурсы, и общество вправе ожидать высокого конечного результата производства. В материальном производстве как основе жизнедеятельности общества соединяются все виды социальной деятельности, в том числе и инженерная.

На этапе удовлетворения технической потребности инженерная деятельность связана с управлением процессом использования техники. Здесь не только проверяется качество инженерных решений, но и обнаруживаются новые технические потребности. Они составляют исходные данные для повторения цикла инженерной деятельности.

Таковы функции элементов структуры инженерной деятельности. Каждый из них определяет крупные виды разделения труда внутри инженерной профессии. Поэтому структура инженерной профессии в общем виде совпадает с внутренней структурой инженерной деятельности.

Структура инженерной профессии сложна и многообразна. Она детерминируется не только внутренними факторами инженерной деятельности, но и внешними (общественным разделением труда, состоянием технического базиса общества, научно-технической политикой государства, материально-техническим и финансовым обеспечением инженерной деятельности и др.).

Функции профессиональной деятельности инженера, содержание его труда определяются структурой инженерной деятельности. Назовем этот структурный срез инженерной профессии общей структурой, так как количество её элементов не зависит от конкретной технической потребности. Общая структура инженерной профессии состоит из пяти последовательно соединенных элементов, симметричных пяти этапам структуры инженерной деятельности. Это следующие элементы или крупные блоки инженерной профессии: общее проектирование, инженерные исследования и разработки, проектирование и конструирование, производство и строительство, эксплуатация.

Отраслевая структура инженерной профессии основана на общественном разделении труда, определяющем место профессиональной деятельности инженера в народном хозяйстве: отрасль промышленности, строительство, сельское хозяйство, транспорт, наука, здравоохранение, сфера обслуживания и т.п. Технический базис общества определяет структуру инженерных специальностей через конкретный вид техники, на который направлена деятельность инженера, - механическая, измерительная, медицинская, транспортная, бытовая техника, электрические установки, строительные конструкции и т.п.

Исключительно важным результатом инженерно-технического творчества является изобретение. Изобретение – продукт творческой деятельности, в котором на основе научных знаний и технических достижений создаются новые принципы, действия или контролирование технических систем, их отдельных компонентов. Если научное открытие выступает приращением нового знания к существующему, то изобретение является приложением этого знания с целью его практического использования].

Понятно, что речь здесь идет о подлинных, а не мнимых инженерах.

Инженеры, чтобы соответствовать своему центральному месту в современном производстве и по-настоящему профессионально выполнять свои функции, должны иметь творческое мышление и заниматься инновационной деятельностью.

Для повышения творческой активности инженеров предусмотрено их участие в научно - технических конференциях, на которых обсуждаются вопросы состояния и перспективы развития производства, науки, техники, технологии и инженерного дела на современном этапе. Ещё необходимо повысить эффективность работы по организации рационализаторской и изобретательской деятельности, создавать совет молодых специалистов и учёных и др.

В этой связи уместно подчеркнуть, что научно-техническое творчество студентов, целенаправленно организованное в техническом вузе, является важным средством формирования у будущих инженеров творческого мышления, навыков и умений для осуществления инновационной деятельности, для решения сложных технико-технологических, инженерных и производственных проблем и задач в будущей их профессиональной деятельности. Положительный опыт в организации и осуществлении научно-технического творчества студентов имеется у таких уфимских вузов, как УГАТУ и УГНТУ.

Такова самая общая характеристика инженерного мышления и творчества.

Современное общество все больше зависит от технологий и именно поэтому все более пристальное внимание уделяется такой области нашего интеллекта, как инженерное мышление. Именно этот тип мыслительной деятельности и является основной формой человеческой попытки преобразовать окружающий мир, преследуя собственные интересы. Поскольку в основе такой мысли лежит воплощение инновационной идеи, люди с инженерным складом ума всегда нужны на крупных предприятиях и в конструкторских бюро.

Спутник цивилизации

Вопросы о сути явлений начинают возникать еще на заре человеческой цивилизации, поскольку техническая составляющая присутствует в жизни человечества с давних времен.

Инженерное мышление это мощнейший цивилизационный фактор, а становиться он таковым в период глобальной техногенизации. Серийное производство, выделение профессии инженера лишь ускоряют этот процесс.

Но глобальному изучению проблема подвергается только в середине XX века. Именно в этот период уровень насыщения техникой достигает предела, за которым следует необходимость методологического и организационного упорядочивания вопросов технического характера.

Поскольку техника и технологии все больше проникают в нашу жизнь, осмысление проблем технической индустрии просто необходимо.

Проблемы инженерного мышления

Данная проблема многогранна, и требует решения множества задач:

• требуется детальное изучение технической философии;
• осмысление техники и ее аспектов, как одной из сторон культуры человечества;
• исследование такого этого , как социально-культурного феномена;
• формирование связи между личностью инженера, как человека и инженерного мышления, как аспекта интеллектуальной деятельности.

Презентация: "Инновационное инженерное образование: содержание и технологии"

Но основной проблемой является попытка гуманитаризировать данное мышление, то есть синтезировать новый тип интеллектуальной деятельности, который при решении задач учитывал бы как технические аспекты, так и гуманитарную составляющую проблемы.

Уровни сформированности инженерной мысли

Профессия инженера, очень сложна и требует большого количества интеллектуальных ресурсов. Именно поэтому лишь небольшое количество людей имеет склонность к данному типу мыслительной деятельности. Это и является наиболее острой проблемой при наборе студентов.

Обнаружить способности человека к подобному мышлению не просто, но возможно.

Этот процесс должен происходить на самых ранних этапах обучения. Поскольку не всем и не всегда удается справиться со столь сложным курсом, если человек не обнаруживает способностей к инженерному мышлению, возможно ему стоит обратить свое внимание на другой тип деятельности и уступить место тому кто справиться.

На основе тестирования выделяют три типовые характеристики.

• Тип мышления сформирован слабо. Человек владеет минимумом знаний, но не воспринимает информационно-технологические знания, как свою опору для профессионального роста. Практически всегда находится на позиции «лидера по неволе» то есть по назначению. Не может организовать не только деятельность подчиненных ему людей, но и собственную. Редко держит под контролем ситуацию, не выдвигает никаких оригинальных идей, растерян, не собран, требуется постоянный контроль.
• Средний уровень. Владеет информационным минимумом, ориентируется в технических знаниях, развивается, так как осознает их важность для карьерного роста.

Презентация: "Достижение нового качества инженерного образования"

• Умеет ориентироваться в сложных ситуациях конкуренции. Способен выдвигать собственные идеи и отстаивать их, может становиться лидером в зависимости от ситуации. В нестандартных и сложных ситуациях ориентируется только с помощью других. Способность решать нестандартные задачи на практике сведена к минимуму.
• Высокий уровень. Познания такого человека выходят далеко за пределы, требуемые специальностью. Характеризуется умением настоять на своем. Способен на практике продемонстрировать свои умения и знания по созданию лучшего. Легко справляется с нестандартными задачами, обладает способностью непредвиденный результат направить в нужное русло и извлечь из него максимальную выгоду для проекта. Способен быстро переключаться с одного вида деятельности на другой. Не требует понуканий извне.

На основании этих характеристик и распределяются выпускники инженерных факультетов.

Современный этап

И все-таки при всей значимости инженерии и соответствующего типа мышления для современного общества, этот вопрос все еще остается неизученным. Чаще всего этот аспект рассматривается с точки зрения инженерной науки, либо философии техники. Но ни одна точка зрения не раскрывает полностью сути проблемы.

Инженерное мышление должно являться темой философских диспутов, на основе которых будут выведены собственные основания данной теории. Поскольку такое мышление, по своей сути, стоит на границе между научными теориями и технической философией, как основой ее практического использования.

Инженер - это человек способный применить теоретические предположения на практике, рассчитать выкладки ученых и превратить абстрактные представления в действующую модель.

С точки зрения научно-технического прогресса, данная мыслительная деятельность рассматривается, как некий комплекс, образованный при взаимосвязи высшего образования с научным и производственным фактором. Проще говоря, инженерная мысль есть синтез всех сфер человеческой деятельности, способный объединить теорию и практику.

Исследуя мыслительную деятельность человека с точки зрения научно-технических достижений и психологических аспектов инженерного мышления, ученые говорят о том, что данный процесс является в основном творческим. В основании этого утверждения лежит способность использовать в своей деятельности изобретательство, конструирование и проектирование.

В случае, когда три эти компонента начинают взаимодействовать, возникает понятие «технической реальности», как области предметного применения инженерного типа мысли. Данное образование является пограничным между нашей реальностью и миром цифр и чертежей. И именно возможность человека управлять «технической реальностью» позволяет с полной уверенностью говорить об инженерном складе его ума.

Профессионального инженерного мышления преподавателя -инженера ; обосновано влияние профессионального инженерного мышления преподавателя -инженера на формирование инженерного мышления студента; разработана диагностическая карта сформированности инженерного мышления для генезиса этого качества.

Инженерная эвристика

В книге представлены классические и новейшие – от эвристических до логических – методы активизации инженерно-технического мышления. Авторы демонстрируют междисциплинарный подход к решению изобретательских задач и тренингу интеллекта на основе универсальных языков.

Последовательность в решении научно-технических проблем достигается методом выявления и разрешения противоречий. При этом формулировка проблемы в виде парадокса оказывается сильнейшим стимулом для развития творческой мысли. Книга содержит более 170 вопросов и задач, на которых заинтересованный читатель может проверить качественный уровень собственного мышления, а в случае затруднений – обратиться к приводимым решениям и ответам.

Многие из этих задач озвучены авторами в 2011–2012 гг. в ходе семинаров и тренингов в рамках проекта ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «Академия молодого инноватора», на интеллектуальных состязаниях молодых специалистов компании. Рекомендуется инженерам, преподавателям и учащимся инженерно-технических и естественнонаучных специальностей вузов, инновационно ориентированным молодым специалистам производственного и исследовательского комплексов, а также всем читателям, заинтересованным в формировании у себя эффективного, продуктивного, действенного мышления, достижении нового интеллектуального уровня развития.

Физика. Графические методы решения задач 2-е изд., испр. и доп. Учебное пособие для СПО

В учебном пособии разобраны наиболее важные типы задач по кинематике механического движения. Издание формирует у обучающихся научный метод мышления, воспитывает инженерную интуицию , освещает мировоззренческие и методологические проблемы физики, отражает основные черты современной естественнонаучной картины мира, показывает важную роль современной физики в решении глобальных проблем человечества (энергетической, экологической и др.

), подготавливает обучающихся к изучению специальных курсов теоретической и экспериментальной физики. Одной из задач учебного пособия является воспитание культуры системного мышления, навыков логического мышления, привычки обдумывать результаты, строить правильные рабочие гипотезы и четко формулировать задачу.

Основы физики. Том 1

Учебник соответствует программе дисциплины «Физика» для технических вузов общего профиля. Два его тома входят в состав учебного комплекта, включающего также учебное пособие «Основы физики. Упражнения и задачи» тех же авторов. Во многих отношениях данный учебник не имеет аналогов.

Ряд оригинальных методических приемов и способов изложения материала, включение новых, зачастую неожиданных тем и ярких примеров, отсутствующих в традиционных курсах физики, позволяют учащимся приобрести навыки уверенного самостоятельного мышления, глубоко уяснить физические основы самых различных реальных природных явлений, давать их практические, качественные оценки, оперируя размерностями и порядками величин.

Описаны принципы системной инженерии, включая управление жизненным циклом систем. Особое внимание уделено совместному использованию системного подхода и системной инженерии для формирования возможности мыслить и действовать на языке систем. Изложение иллюстрируется многочисленными примерами.

Книга будет полезна как специалистам, занятым созданием сложных инженерных, социотехнических и организационных систем, так и студентам и аспирантам инженерно-технических и менеджерских направлений подготовки, а также лицам интересующимся проблемами создания сложных систем.

Мы восхищаемся достижениями науки, но легко забываем о тех, кто напрямую меняет наши жизни - изобретателях и инженерах. Искусство инженера состоит в том, чтобы быть незаметным: обычно мы вспоминаем о нём только когда что-то сломалось или пошло не так.

Именно люди с инженерным мышлением проектируют нашу сегодняшнюю повседневность. Всё технологическое окружение - от транспортных систем до медицинского оборудования и интернет-сервисов - создано благодаря применению методов инженерного мышления.

Инженер отличается от учёного тем, что его деятельность направлена на решение конкретных задач, поскольку ему приходится иметь дело с огромным количеством ограничений и компромиссов.

Если для Галилея или Ньютона баллистика была «математическим спортзалом», в котором можно было оттачивать способы описания действительности, то для инженеров математика имеет значение лишь как способ ответить на вполне практические вопросы: как избавиться от дорожных заторов? Как отслеживать движение поездов? Как ускорить доставку почты, не повышая затраты на её обслуживание?

Публикуем отрывок из книги «Думай как инженер. Как превращать проблемы в возможности» Гуру Мадхаван, предназначенную «для всех, кто хочет мыслить системно и находить решения самых сложных и комплексных проблем».

В основе прикладного склада ума лежит то, что я называю модульным системным мышлением. Это не какой-то сверхталант, а сочетание методов и принципов. Мышление на уровне систем - не просто систематический подход; здесь большее значение имеет понимание того, что в жизненных перипетиях нет ничего постоянного и всё взаимосвязано. Отношения между модулями какой-либо системы порождают целое, которое невозможно понять путем анализа его составных частей.

Например, один из конкретных методов в модульном системном мышлении включает функциональное сочетание деконструктивизма (разделение крупной системы на модули) и реконструкционизма (сведение этих модулей воедино). При этом главная задача - определить сильные и слабые звенья (как эти модули работают, не работают или могли бы работать) и применить эти знания для достижения полезных результатов.

Связанная с этим концепция проектирования, используемая в особенности инженерами-программистами, - это пошаговое приближение . Каждое последующее изменение, вносимое ими в продукт или услугу, неизбежно способствует улучшению результата или разработке альтернативных решений.

Тут применяется стратегия проектирования «сверху вниз» (её ещё можно назвать «разделяй и властвуй»), при которой каждая подзадача выполняется отдельно в ходе продвижения к конечной цели. Противоположный подход - проектирование «снизу вверх», когда составляющие снова собираются вместе.

Рут Дэвид, эксперт по национальной безопасности и бывший заместитель директора по вопросам науки и технологий в ЦРУ, формулирует этот вопрос так:

Инженерия - синоним не только системного мышления, но и построения систем. Это умение всесторонне анализировать проблему. Нужно не только разбираться в элементах и их взаимозависимости, но и в полной мере понимать их совокупность и её смысл.

Это одна из причин, почему инженерное мышление оказывается полезным во многих сферах жизни общества и эффективно как для отдельных людей, так и для групп. Модульное системное мышление варьируется в зависимости от обстоятельств, поскольку не существует одного общепризнанного «инженерного метода».

Проявления инженерии весьма многообразны - от испытаний мячей в аэродинамической трубе для чемпионата мира по футболу до создания ракеты, способной сбить другую ракету в полёте. Методы могут разниться даже в пределах одной отрасли. Проектирование такого изделия, как турбовентиляторный двигатель, отличается от сборки такой мегасистемы, как воздушное судно, и, продолжая эту мысль, - от формирования системы систем, например сети воздушных путей сообщения. Окружающая нас действительность меняется, а с ней - и характер инженерии.

Если сравнивать нашу культуру с компьютером, то инженерия представляет собой её «аппаратное обеспечение».

Но инженерия к тому же - ещё и надежный двигатель экономического роста. Например, в США, по недавним оценкам, инженеры составляют менее 4% от общей численности населения, но при этом помогают создавать рабочие места для остальных. Следует признать, что некоторые технические новинки вообще отобрали у людей работу, которой те раньше зарабатывали себе на жизнь; тем не менее, инженерные инновации постоянно открывают новые возможности и пути развития.

У инженерного мышления есть три основных свойства. Первое - способность «увидеть» структуру там, где её нет. Наш мир - от хайку до высотных зданий - основан на структурах. И подобно тому, как талантливый композитор «слышит» звуки до того, как запишет их в виде нот, грамотный инженер способен визуализировать и воплотить структуры с помощью сочетания правил, моделей и интуиции. Инженерное мышление тяготеет к той части айсберга, которая находится под водой, а не над её поверхностью. Важно не только то, что заметно; невидимое тоже имеет значение.

В ходе структурированного процесса мышления на уровне систем нужно учитывать, как связаны элементы системы по логике, во времени, последовательности, функциям, а также в каких условиях они работают и не работают. Историку можно применять подобную структурную логику через десятилетия после произошедшего события, а инженеру нужно делать это превентивно, о чём бы ни шла речь - мельчайших деталях или абстракциях высокого уровня.

Именно это - одна из основных причин, почему инженеры создают модели: чтобы можно было проводить структурированные обсуждения, исходя из реальности. И, представляя себе какую-либо структуру, принципиально важно обладать достаточной рассудительностью, чтобы понять, когда она имеет ценность, а когда - нет.

Рассмотрим, к примеру, следующий вопросник, автор которого - Джордж Хайлмайер, бывший директор Управления перспективных исследований и разработок Министерства обороны США, а также один из создателей жидкокристаллических дисплеев, ставших частью сегодняшних технологий воспроизведения изображений. Его подход к новаторству заключается в использовании списка контрольных вопросов, что приемлемо для проекта с чётко определенными целями и клиентами.

Что вы пытаетесь сделать? Чётко сформулируйте свои цели, полностью исключив жаргон.

Как это реализуется сегодня и каков диапазон возможных ограничений?

Что нового в вашем подходе и почему вы считаете, что он будет успешным?

Для кого это имеет значение? Если вы достигнете успеха, на что он повлияет?

Каковы ваши риски и выгоды?

Во сколько это обойдется? Сколько времени на это уйдет?

Какие промежуточные и итоговые проверки нужно провести, чтобы узнать, добились ли вы успеха?

По сути, такая структура помогает задавать нужные вопросы в логическом порядке.

Второе свойство инженерного мышления - это способность эффективно проектировать в условиях ограничений. В реальном мире они присутствуют всегда и определяют потенциальный успех или провал нашей деятельности. Учитывая свойственный инженерии практический характер, затруднений и напряжения в ней гораздо больше по сравнению с другими профессиями. Ограничения любого происхождения - налагаемые природой или людьми - не позволяют инженерам ждать, пока все явления будут в полной мере объяснены и поняты.

Предполагается, что инженеры должны добиваться максимально возможных результатов в имеющихся условиях. Но, даже если ограничений нет, грамотные инженеры знают, как применять ограничения для достижения своих целей. Временны́е ограничения стимулируют креативность и находчивость инженеров. Финансовые трудности и явные физические ограничения, зависящие от законов природы, также широко распространены наряду с таким непредсказуемым ограничением, как поведение людей.

Инженерам нужно постоянно соотносить свои проекты с существующим контекстом и даже изменениями, которые могут произойти в будущем.

«Вообразите ситуацию, в которой каждая очередная версия Macintosh Operating System или Windows представляла бы собой совершенно новую операционную систему, разработанную “с нуля”. Это парализовало бы сферу использования персональных компьютеров», - указывают Оливье де Век и его коллеги-исследователи из Массачусетского технологического института.

Инженеры часто дорабатывают свои программные продукты, поступательно учитывая предпочтения клиентов и нужды бизнеса, - а ведь это не что иное, как ограничения. «Изменения, которые поначалу кажутся незначительными, часто приводят к необходимости других изменений, а те, в свою очередь, обусловливают дальнейшие изменения... Нужно умудриться сделать так, чтобы старое продолжало работать, и при этом создавать нечто новое». Этим затруднениям нет конца.

Третье свойство инженерного мышления сопряжено с компромиссами - умением давать продуманные оценки решениям и альтернативам. Инженеры определяют приоритеты в проектировании и распределяют ресурсы, выискивая менее важные цели среди более весомых. Например, при проектировании самолетов типичным компромиссом может стать сбалансированность затрат, веса, размаха крыла и габаритов туалета в рамках ограничений, которые налагаются конкретными требованиями к летно-техническим характеристикам. Трудности такого выбора относятся даже к вопросу о том, нравится ли пассажирам самолет, в котором они летят.

Если ограничения можно сравнить с хождением по канату, то компромиссы напоминают ситуацию из басни про лебедя, щуку и рака.

Идёт борьба между тем, что имеется в распоряжении; тем, что возможно; тем, что желательно, и допустимыми пределами.

Пусть наука, философия и религия стремятся к правде в том виде, в котором она им представляется; инженерия же находится в центре обеспечения полезности в условиях ограничений. Структура, ограничения и компромиссы - вот «три кита» инженерного мышления. Для инженера они имеют такое же значение, как для музыканта - такт, темп и ритм.