Методы технического исследования

На предварительном этапе решения технических задач по разработке того или иного технического объекта проводится анализ явлений или процессов, лежащих в основе конструируемого объекта. Методы проведения анализа технического объекта основываются на принципах системного подхода. Под технической системой в данном случае понимается взаимосвязь основных ее элементов. Структура технической системы определяется составом ее элементов и способами их связей. Множество всех возможных состояний системы зависит от числа элементов, степеней их свободы, определяется уровнями связей между ними, а также функциями технической системы.

Метод декомпозиции применяется для решения сложной технической задачи и сводится к расчленению системы на подсистемы или даже на элементы с целью их детального исследования с последующим их синтезом. Например, ракета-носитель как сложная техническая система расчленяется на блоки, которые в свою очередь делятся на отсеки, имеющие законченное конструктивное и функциональное назначение. Каждый отсек (топливный, переходный, отсек двигательной установки) подвергается аналитической проработке, а для каждого его элемента проводятся тепловые, прочностные и другие расчеты.

В техническом, как и в научном исследовании, используются анализ и синтез, индукция и дедукция и ряд других общих методов.

Метод моделирования имеет наибольшее значение в силу специфики конструирования технического объекта.

Под моделированием понимается исследование объектов познания посредством построения их моделей, когда реальный объект заменяется его моделью, а знания, полученные на основе исследования модели, переносятся на реальный объект.

В техническом познании, как уже отмечалось, зачастую отсутствует реальный объект. В этом случае моделирование можно рассматривать не только как процесс познания объекта, но и как процесс его создания.

В целом цикл моделирования включает в себя ряд этапов: процедуру создания модели технического объекта, исследование модели, преобразование модели, переход от модели к техническому объекту.

Для моделирования структуры технического объекта необходимо предварительно описать его состав и выявить характер взаимосвязей между его элементами, представив их в виде математических выражений. На этом этапе моделирования должны быть установлены правила соответствия, которые выражают соотношения между свойствами реального технического объекта и свойствами математических объектов. Для описания структуры и свойств технического объекта используется логико-математический аппарат, включающий теорию множеств, математические операции с матрицами и теорию графов.

Задача моделирования заключается не в том, чтобы буквально воспроизвести в тех или иных моделях технический объект. Проблемное поле исследования составляют не сами по себе элементы технического объекта, а их взаимоотношения друг с другом. Используя аппарат теории множеств (логические отношения принадлежности, подчинения, эквивалентности и т.д., логические операции умножения, сложения, пересечения, вычитания и дополнения), получают некоторую математическую модель реального технического объекта. Анализ этой модели, "эксперименты" над ней выявляют те возможности структурирования технического объекта, которые не обнаружены при его непосредственном описании.

В моделировании технических объектов, как правило, предпочтение отдается функциональным моделям. Функциональные модели описывают функционирование каждого элемента технического объекта, а также связи между элементами. Для этого используются компонентные и топологические уравнения, выражающие связи разнородных фазовых переменных элементов, отражая объективно существующие законы и закономерности, и топологические функциональные уравнения, которые описывают связь между однородными фазовыми переменными, относящимися к разным элементам подсистем структуры технического объекта.

В техническом познании критерий объективности должен быть дополнен этическим "Не навреди". Уже на этапе разработки новых технических идей должна проводиться экологическая, эргономическая и этическая экспертиза. Возможны разные варианты создания технических систем, но жизнеспособными должны признаваться лишь те, которые этически обоснованы, экологически безвредны, имеют эргономические преимущества.

Такой подход имеет огромные преимущества перед традиционным вариантом внедрения новой техники, когда что-то изменить бывает почти невозможно. Ясно, что более выгодно дать всестороннюю оценку технических проектов, моделей будущей техники, чем потом предпринимать те или иные шаги по снижению негативных последствий. Тем более на уровне моделирования технического объекта можно предусмотреть все параметры, влияние которых следует просчитать, оценить.

Итак, методология научно-технического познания включает проблемы: соотношение технического эмпирического опыта и технической научной теории, в том числе ее специфики; моделирования технических объектов как процесса их познания и создания; методов технических исследований; критериев оценки технических объектов.