1. Мышление инженера

Как уже указывалось (глава 1), мышление инженера является примативным. Это — «мышление прямого действия», его результаты немедленно переводятся в предметную область, воплощаясь в ту или иную конструкцию. Базовым вопросом инженера является «как сделать»? Вопрос, а можно ли «это» сделать вообще, для инженера, обычно, не существенен. Опираясь на свою интуицию и на особенности примативного мышления, как, преимущественно обыденного, инженер не рвется нарушать законы природы: поскольку «бесплатный сыр бывает только в мышеловке» и «без труда не вытащишь и рубки из пруда», то вечных двигателей, безопорного движения и Змеев Горынычей в природе и в технике не существует. Все же остальное — ситуационно. Инертные газы могут вступать в химическое взаимодействие, керамика прекрасно подходит для производства подшипников, керамика, кстати, может быть гибкой и обладать памятью формы, вольфрам можно паять (если, конечно, очень надо), стеклу можно придать любую требуемую форму, всегда найдется такой профиль крыла, для которого срыв потока произойдет при заданном техническом заданием угле, мощность любого двигателя можно повысить форсированием, какие бы силы инерции не возникли в редукторе, найдется материал, который их выдержит… и так далее.

Если задача носит инженерный характер, для нее существует способ решения, причем удовлетворяющий любым разумным граничным условиям.

Понятно, что конструктивность мышления инженера подразумевает высокую поисковую активность, настойчивость, энергичность, очень широкий, хотя и не обязательно глубокий «охват» пространства возможностей.

М.М.Ботвинник писал о С.Решевском, шахматисте с инженерным складом мышления: «Напористый, стремительный, активный шахматист. Позицию оценивает своеобразно, но по своему шаблону. (…) Считает на 2–3 хода, но много смотрит. Однако расчет не всегда помогает, поэтому в Игре Решевского нет чистоты, и поэтому он попадает в плохие положения. Решевский — мастер «ближнего боя». У Решевского нет вкуса — он готов играть любые позиции с любого момента. Ловко запутывает игру, не боится при этом связок, опасных положений, играет на обоих флангах. Когда он делает выжидательный ход, это, как правило, означает, что намеченный план не проходит, и он хитрит — ждет ошибки, удобной ситуации; любит делать беспокоящие ходы. Любит менять ситуацию, ставить партнера перед трудными задачами — фантазия работает (…) в книги заглядывает редко».

Инженерное мышление требует особой организации работы мозга. Как и любое сильное мышление, оно находится на пределе нормы.

Для инженера, решающего значимую для него задачу, характерно:

• «высокая тактовая частота процессора»;

• избыточные возбуждения нейронов коры;

• акцентуация и фиксация мышления на одном предмете, что приводит к сверхвозбуждению локального участка коры;

• одновременно, «неглубокий, но очень широкий охват возможностей» подразумевает высокую готовность всех остальных участков коры включиться в работу или даже перехватить управление.

Такая структура мышления близка к эпилепсии. Можно сказать, что в процессе активной работы инженер удерживается на грани эпилептического припадка. Вообще говоря, для инженеров характерна эпилептоидная акцентуация личности, также как для ученых — шизоидная, а для художников — маниакально-депрессивная и истероидная.

«Мышление у эпилептоида прагматическое, четкое, ясное, понятное всем людям. Он хорошо структурирует свои высказывания, разлагает их на простые фразы. Он не злоупотребляет вводными предложениями и деепричастными оборотами. Логика его последовательна и проста. Впрочем, эпилептоид, как и паранойяльный, может выкручивать логике руки с помощью заимствованных аргументов. Но он, как правило, не одинок в своих заблуждениях, такими же заимствованными аргументами пользуются многие окружающие его люди. (…) Говорят о том, что мышление эпилептоида конкретное, ситуативное, он не размышляет на уровне высоких философских категорий. Его, как паранойяльного, мало интересует разница между агностицизмом Канта и агностицизмом Юма. (…)

В мышлении эпилептоида (как и у паранойяльного) превалирует целеполагание. Оно работает на цель, сам процесс мышления, побочные его продукты не интересны для него. (…) Сравним с шизоидом. У того процесс мышления протекает свободно; если возникло противоречие, он развивает противоречивые мысли с интересом, но более или менее бесстрастно. Для шизоида важен процесс, а не результат.

А для эпилептоида, как и для паранойяльного, важен результат, а процесс даже тягостен. (…)

Эпилептоид разумно решителен в принятии решений. Решение принято и выполняется. Эпилептоиду как нельзя лучше подходит пословица «семь раз отмерь, один раз отрежь». Он так и делает. Интересно в этом плане сравнить эпилептоида с паранойяльным, который один раз отмерил и один раз отрезал. И заглядывая вперед, продолжим: гипертим ни одного раза не отмерил, а семь раз отрезал» [52]Егидес А. П., Как разбираться в людях, или психологический рисунок личности, М., «Aст-Пресс-Книга», 2006 г., с. 77–82.
.

Инженерное мышление индивидуалистично и предполагает рефлективную работу только с самим собой. Оно не разбивается на простые операции и не допускает автоматизации. Инженер работает в специальном пространстве-времени, свойства которого определяются текущей инженерной задачей и, вообще говоря, с картиной мира инженера не связанны. Наверное, инженер — единственная позиция, для которой свойства пространства-времени операциональны, а не онтологичны.

На одном из семинаров в Екатеринбурге инженеры указали на мгновенную рефлексию, как на особенность своего мышления: в процессе решения инженерной задачи ситуация меняется ежемоментно, и ежемоментно она рефлектируется, вносятся соответствующие коррективы или же вообще данная ветка рассуждений отбрасывается, как ложная.

Гипотеза об инвентонарности.

Л.Гумилев интерпретировал волновой характер исторического движения (например, варварских нашествий на Европу), предположив, что существует важный, но не наблюдаемый прямо и непосредственно скрытый параметр. Этот параметр — пассионарность по Л.Гумилеву — характеризует «врожденную способность человека абсорбировать из внешней среды больше энергии, чем это требуется только для личного и видового самосохранения, и выдавать эту энергию в виде целенаправленной работы по видоизменению окружающей их среды».

Л.Гумилев выделяет 8 уровней пассионарности (по восходящей — от –2 до +6).

Нет особых сомнений в том, что волновой характер масштабных исторических движений хорошо объясним с помощью гипотезы пассионарности. Однако, не только войны, завоевания, революции и другие макроскопические народные движения носят в истории волновой характер. Весьма любопытен волновой характер изобретательства. Последняя такая волна хорошо исследована: она началась в конце XVII-го столетия, достигла максимума к середине XIX-го века и сошла на нет к середине XX-го. Конечно, изобретения делаются и сейчас, но есть очень существенная разница: сегодня изобретения идут за наукой и даже за технологией. В период «волны» изобретения формировали технологию и, часто, следовали впереди науки. Например, первые самолеты появились раньше, чем была создана аэродинамика. Теория гребного винта было создана лет через пятьдесят после того, как гребные винты стали массово применяться в кораблестроении. Несколько упрощая, можно сказать, что современные изобретатели превращают в конструкции уже распакованную и присвоенную человечеством информацию, в то время как раньше изобретатели превращали в конструкции или, иногда, в тексты, информацию, не распакованную и не присвоенную. То есть, они выступали в роли своеобразных информационных «стакеров», абсорбируя информацию, к восприятию которой человечество еще не было подготовлено.

Разумно ввести понятие инвентонарности, определив ее, как «врожденную способность человека абсорбировать из внешней среды больше информации, чем это требуется только для личного и видового самосохранения, и выдавать эту информацию в виде конструкций и\или обобщенных текстов, модифицирующих технологическую среду».

Хотя на данный момент нет возможности сказать, является ли инвентонарность сугубо генетической либо генетической и социальной характеристикой, общие соображения указывают, что инвентонарность должна иметь, как социальную, так и генетическую составляющую.

Противоречие «пассионарность — инвентонарность» может быть достроено до баланса. Получаем:

Пассионарность — форма неэквивалентного присвоения энергии. Эта энергия реализуется в форме социальных движений в материальном мире и, в конечном итоге преобразует материальную среду.

Инвентонарность — форма неэквивалентного присвоения информации, то есть «энергии информационного мира». Эта квазиэнергия реализуется в форме технического и культурного творчества — меняется технологическая среда.

Этионарность — форма неэквивалентного присвоения социальной связности — энергии социального мира. Эта квазиэнергия реализуется в форме аксиологического и онтологического творчества, модифицирующего культурную среду.

Пассионарность — инвентонарность — Этионарность представляют собой триалектический социальный баланс, отвечающий за «волны развития». Целиком в одном обществе он, по-видимому, был выстроен один раз — в эпоху Реформации в Западной Европе.

Можно, следуя за логикой Л.Гумилева, ввести следующую оценочную шкалу:

«Портрет инженера в интерьере».

В этом отрывке из неопубликованной книги «Дорожные карты будущего» описан конкретный инженер, работающий в Научно-Исследовательском Институте Атомных Реакторов (г. Димитровград):

«Сколько мы слушали этих историй про людей нового, не озабоченных формой, потреблением, вещным миром. За счет высвобожденной энергии они, наверное, совершают прорывы в науке или инженерии. И все они не прогибаются под социум, творя при этом для его улучшения свои инвентонарные дела. Изобретатели бывают разные, есть такие, которые плодят приборчики, пылящиеся в лабораториях и кабинетах без применения. Они не инженеры. Они фантазеры, дети сумасшедших машинок, которые используют пермские медиаинсталляторы для своих выставок. Это постиндустриальные умельцы, не помогающие обществу в технологическом развитии, а выражающие свою индивидуальность в эдаком. Важно отличать одних от других при приеме на работу. Инженеру некогда плодить «утконосов», он гонится за всеми маммальными признаками сразу — и сразу хочет получить «млекопитающее» [54]По современным представлениям эволюционной биологии возникновение новых признаков, характерных для более высокого уровня организации, происходит сразу во многих эволюционных группах. Начинается эволюционная гонка за овладение полным синдромом таких признаков. В одной из групп такой синдром удается построить. И возникают, например, плацентарные млекопитающие. Но в других удается собрать лишь часть синдрома, появляются «недомлекопитающие», «черновики Господа Бога». Таковы — утконосы и ехидны. Интересно, что эволюция технических систем принципиально ничем не отличается от биологической эволюции и в первом приближении описывается теми же законами. Типичными «утконосами» были, например, рангоутные башенные броненосцы. Или реактивные самолеты с прямым крылом.
.

Наш Инженер невысок ростом, не выделяется внешнее, в общении — доброжелателен. Они всегда доброжелательны, потому что видят это эффективным. Многие сотрудники обижаются на такое. Обывателю хочется, чтобы в разговоре выделили его, как лучшего и значимого, некая детская коррупция коммуникации. Инженеры — взрослые в том, что точно знают про лишнее в словах и всегда отвечают по существу. Они говорят просто и понятно, и некоторые их выражения про жизнь хочется вставить в рамку и повесить в кабинете, чтоб не забыть, когда текучка засосет. Инженеров всегда находят, за что осудить, особенно часто — за невыполнение норм поведения, несовременность одежки, оформление результатов и, главное, за прямоту, то есть очевидную грубость.

Инженер мне сказал, походя, что мода это от неуверенности… В его жизни был случай, когда к нему подбежали модники и стали спрашивать, где он взял такие стильные брюки. А он просто долго носил их до того, как мода на них вернулась. Все носили клеш, а он — те брюки, какие были, узкие. Всякий инженер работает с эффективным, инженеру не понять, зачем иметь много того, что не используется. Основа инженерии — безскладовая экономика, иначе — зачем делать быстрее, если это потом теряешь… инженерный склад ума — это сокращение времени для следующего совершенствования. Инженер не прожигает жизнь и не понимает прожигателей.

О себе, людях и судьбах: «Человек везде может проявиться», «Работа нравится — повезло, могло бы и не повезти», «Никогда не был в стаде!», «Я был «Я» уже с рождения», «Настоящих буйных мало…»

О семье: «Дети — это мы оба одновременно, продолжение нас, непрерывность, вход в бессмертие», «Встретились, понравились, любовь мгновенна, решения, в том числе инженерные, приходят тоже мгновенно». «Детям мы оставляем гены и ориентиры, ну и знания некоторые, а пробиваться они будут сами».

Об экспертах: «Если ты принял на себя чужие штампы — ресурсов под ними нет», «если кто-то принял на себя ответственность за программу (ФЦП НТП, например), а потом устал бороться, это же потеря компетентности управленца»

О жизни: «здоровье это стартовая площадка, помогает, если есть, облегчает работу, но, вот, операцию никак не сделать, времени нет…»

О конкуренции: «конкуренция полезна, более всего полезна Проблематизация, конкуренты — не враги, они даже союзники при воздействии на собственное руководство, подогревают решения руководителей дать добро на тему».

Об управлении: собрал команду, рассказал, что будет лучше, объяснил куда и зачем идем, потом, когда лучше не пришло, один только остался — добиваться дальше, с ним и будем. Я не чураюсь все делать: если ты что-то изобрел и хочешь, чтобы это проросло в мире, то ты будешь экономистом, и политиком, и коммуникатором, и финансистом. Никто не принесет тебе нужного конкурса, не даст оборудования, не оставит времени для мышления. Будешь думать на бегу, между текучкой, по вечерам читать старые хорошие справочники, искать, проблематизировать себя. Сделал открытие — сам виноват, это нормально. Хочется помечтать о том, что кто-то заранее, подумав о будущем, проведет конкурсы и оформит документацию под то, что ты обязательно сделаешь, и когда открытие на мази, тут ты и получишь средства на проверку результатов и закроешь грант со славою и в срок. Но фантастика у нас в другом отделе.

О государственных играх: когда открытие сделано, наступает следующая стадия — проверки, на эту проверку договора есть, но денег нет, не прислали, пишу 70 служебных записок, при этом деньги присылают 24-го декабря, когда ты уже не успеваешь провести конкурсы и перечислить их, хотя бы, на оборудование, то есть вынужден не потратить их, а послать обратно, по закону, чтоб на следующий год тебе прислали меньше, так как средства ты не освоил. Это выгодно тем, кто сидит на денежных потоках, мне перепроверять кучу операций без денег и оборудования. Экономика изобретений проста: чтобы развиваться в будущем, надо вкладывать сейчас, а чтобы прекратить развитие технологий, нужно на стадии проверки результатов обрезать финансирование и никто про эти результаты не узнает. Поэтому, легко понять кто Экономист, а кто Тормоз и Вор.

Был у Сараева, имел иллюзии, что на БН-800, новой станции, все будут заинтересованы в переработке топлива, конференция — то по переработке, то есть, нужно новое топливо, эффективное, чтобы ректор оправдывал себя, как быстрый, в котором топливо проходит рециклинг. Нет, у них базовый процесс — перезагрузили и все. Так можно и микроскопом гвозди забивать, он крепкий. Нет понимания, что быстрые реакторы тогда эффективны, когда топливом их становится сделанная в процессе переработки таблетка. А если «топить» их ураном, то никакая экономика не работает, золотые станции, золотая энергия и замыкания никакого нет. Нет у руководителей системного видения, никто за общих результат не стоит горой. К пуговицам претензии есть? Нет! Вот тут кончается наша деятельность, а дальше… хоть трава не расти. Замкнутый цикл это Целое, части не могут над ним довлеть! В США сегодня уже есть должность — главный конструктор энергетической системы… Как это проблематизирует корпорацию РОСАТОМ? Пока никак.

Об инновации: все технологические изобретения делаются в неравновесных системах, а все управленческие — начинаются с усомневания основ и их изменения. Изобретение, это даже не инновация: так, поиск комбинации. Изобретатель отличается от управленца тем, что изобретатель, угадав все буквы, получает новое, а управленец часто слова не видит, даже если все буквы ему подскажешь. (Так в Минздраве, однажды, все согласились на необходимые изменения информационной среды вокруг здоровья, но получилось опять борьба с курением). Вот у изобретателя такого не бывает: если комбинация свойств, параметров, линейка измерений есть, то остается добавить «что-то от себя», «плевок стеклодува» и заработает.

«Первое изобретение по чужим материалам сделал, кто-то до нужной чистоты не довел… присовокупил знаний из нескольких книжек, известных вполне, нашел ссылку на американцев, мол, те, подтверждают невозможное… химия и алхимия давно уже все буквы нашли, нужно слова складывать, то есть проводить проблематизацию: что делать, если? В чем первопричина проблемы? И так, поднимаясь, опускаясь от целого к частям, можно найти то, чего другие не заметили. Изобретать велосипедов не надо. Собирать надо!»

«Жизнь обучила меня так: школа не дала многих знаний, пришлось догонять в ВУЗе, там было видно, что такие же, как я, этими знаниями владеют, значит, и у меня выйдет, памяти у меня с детства не было, брал пониманием, так и догнал, до сих пор не ленюсь читать книги и справочники, в которых содержится суть, схемы и классификации.

О целях и людях: работать приходится со всеми, это важный тезис, людей мы на работе не выбираем. Но работать надо на результат, отношения людей к тебе не относятся к делу. Изобретение — процесс индивидуальный, а вот проверка и последующая Проблематизация — это уже командная работа, тем более, внедрение, что есть настоящий результат. Если ты руководитель, то приходится всем заниматься: и людьми, и конкурсами, И договорами. Но если ты придумал идею уровня, как снять родовое проклятие технологии, например, то уж точно надо приложить все силы, чтоб это было внедрено, просто по совести. Пока есть вера в то, что что-то можно изменить, нужно изменять. Есть люди, у которых нет этой веры, их сразу видно: они хорошие специалисты, но говорят так — я буду последним, кто знает, понимает, умеет это, и не буду никого обучать. Это обида и месть системе. Они уже не верят, что что-то изменится и, тем более, не готовы измениться сами. Никто из тех, кто изобретает, не хочет заниматься организационными вопросами, но все равно приходится организовывать себя и находить время на это, иначе твой результат будет только твоим. У нас сейчас нет ни бизнес структур, которые водят хоботом в поисках нового и эффективного, нет и правительства, имеющего стратегию. В школе во Франции (Кадараш) как-то меня спросили: «Ну, как вам? И что так грустно смотрите?» А что веселиться? У нас в России это не применимо! Один наш старый инженер сказал: все беды от нефти, вот бы выкачать ее в одночасье, и поднимется атомная отрасль… Не в нефти дело, у нас нет национально ориентированной буржуазии, которая может вложиться в будущее страны ради того, чтобы жить богаче, лучше, чтобы потребности развивались, а технологии совершенствовались. Грустно, у нас скоро будет Сколково. А что Сколково? Это мигалки — вместо дорог. У нас везде стоят мигалки: особенно на путях согласований бумаг и денег, вместо зеленой улицы эффективных изобретений, улучшающих жизнь, у нас запреты и путанные правила. Это надо распутывать или обрубать. Нужно строить дороги, а то грустный анекдот получается: инопланетяне поймали землянина, расспросили и вернули на Землю. Вот идет с ним интервью:

Ну и как они развивались?

— Да как мы сначала, мы колесо, они колесо, мы паровой двигатель — они паровой двигатель, мы автомобиль, они автомобиль..

Ну и?

Да мы, когда первые машины на повороте столкнулись, изобрели правила и ГАИ, а они параллельные реальности и квантовые скачки…

 

2. История инженерии

Поскольку эта книга не является кратким курсом мировой истории, ограничимся здесь тем минимумом, без которого невозможно обойтись.

Модель инженерной деятельности [55] .

Инженерная деятельность, как, впрочем, и любая другая, есть единство, с одной стороны, субъекта, который делает, и объекта (предмета, системы, среды…), с которым что-то делают, а с другой стороны, инструмента, которым делают, и места, в котором делают.

Субъект здесь задается вместе с поставленными им целями и задачами. Как правило, акт деятельности меняет ситуацию, что приводит к изменению целей и задач, что мы изображаем незамкнутостью траектории, то есть — изменением субъекта.

Понятно, что обойти эту плоскость можно по-разному. Практически всегда вы можете выбирать инструмент и довольно часто — объект приложения своих сил. Тем более, подвижно поле, в котором вы осуществляете деятельность. Конкретный выбор инструмента, поля, объекта, фиксирующий инженерную задачу, определяется инженерным подходом. Наличие и богатство некоторого набора подходов (методов, способов деятельности) определяет профессиональную компетенцию инженера, его умение «инженерить». Таким образом, субъект подразумевает наличие подхода, причем существует связь этого подхода с поставленными целями и задачами.

Инженерный подход, несомненно, усматривается субъектом (инженером) в окружающей его деятельной действительности. Он, следовательно, не моделируется, а схематизируется:

Эта схема рассматривает инженерные подходы, как способность, возможность, метод, способ работы с инженерными примитивами.

Будем называть инженерными примитивами заранее определенные элементы, которые воспринимаются инженером, как единое целое, и могут быть мысленно помещены в проектируемую конструкцию «одной командой». Будем понимать под техниками совокупность примитивов и всех возможных операций над ними.

Каждый инженерный примитив создается на основании инженерной практики.

При этом примитив абстрактен, он относится к реальной детали механизма, как геометрическая линия на чертеже — к ее воплощению в материале.

Однако примитив не сводится к одной только абстрактной функции — он подразумевает, что может быть сделанным. Идея вращения или качения не является примитивом. Им будет колесо, состоящее из втулки, обода некоторого диаметра, спиц или диска. Но, конечно, это очень абстрактное колесо — оно не разрушается, не имеет толщины, ничего не весит, не воплощено в каком-либо конкретном материале. Оно «сделано в уме».

С инженерным примитивом можно выполнять ряд операций. Его можно закреплять, извлекать, помещать куда-либо, убирать откуда-то, менять размеры и форму, сохраняя топологию и структуру — сжимать, растягивать, поворачивать, отображать зеркально. Можно также делать в образце отверстия, если это не повлияет на его структуру.

Примитивы можно соединять друг с другом. Практически, речь идет о чем-то вроде рисования на компьютере, когда картинка создается растяжениями, вращениями и соединениями ряда автофигур:-).

Все результаты произвольных операций над любым количеством примитивов можно определить, как новый примитив, в этом плане список примитивов можно расширять до бесконечности. При этом, однако, инженер должен удерживать мысленное представление обо всех примитивах, как об абстрактных целостных объектах:-).

Техники, позволяющие оперировать примитивами, основаны, с одной стороны, на обыденном мышлении и здравом смысле, с другой — на логическом мышлении и известных инженеру законах природы и технических систем, с третьей — на инженерной интуиции и сложных формах мышления. Эти техники могут быть ранжированы, как относящиеся к той или иной фазе развития, определенному экономическому или технологическому укладу, той или другой технологической платформе.

Если техники, как способность инженера оперировать примитивами, находятся на схеме в позиции «будущего», то в позиции «прошлого» лежат инженерные архетипы: то, что предшествует инженерной деятельности.

Все инженерные архетипы относятся ко времени формирования инженерного мышления, то есть к палеолиту. Можно определить инженерные архетипы, как основания первых примитивов:-). Понимая, что развитие человека повторяет развитие Человечества, мы отнесем к первичным архетипам «говорение», «понимание» и «запоминание», а так же — первичные «умения руки»: держать, нести, сжимать, разрывать, кидать, соединить (связать), прикрепить… Архетипичными являются идеи огня, труда, орудия труда, разделения труда. Насколько можно судить, архетипична идея жилища, укрытия, «норы».

Хотя исходное содержание архетипов не зависит от культурных, национальных, религиозных или этнических различий, проявления архетипов у конкретного взрослого человека в значительной степени обусловлены языковой средой.

Речь идет, прежде всего, о фиксации в архетипах грамматики, синтаксиса и семантики родного языка.

Здесь, прежде всего, нужно понять, что базовая схема инженерной деятельности (глава 2) может быть развернута во фразу: «инженер инженерит инженерию в инженерне», которая написана на русском языке:-).

По всей видимости, языки индоевропейской группы тем лучше фиксируют инженерные архетипы, чем они ближе к санскриту. В этом отношении русский язык с его произвольным порядком слов в предложении, сложными грамматическими формами, развитым словообразованием, широким семантическим спектром хорошо подходит для инженерной деятельности :-). Заметим, что недостатком русского языка с точки зрения инженерных архетипов является недостаточное богатство глагольных форм.

На оси содержания в основании лежат инженерные практики, а во фронтальной, вневременной позиции — материалы. Понятно, что список материалов, доступных инженеру, меняется со временем, но медленно и, во всяком случае, не в рамках локальной инженерной задачи. Как и техники, материалы ранжируются, прежде всего, по фазе развития, затем по технологическому укладу. Отличие состоит в том, что появление новой технологической платформы крайне редко сопровождается возникновением новых материалов.

Таким образом, инженерный подход можно определить, как общее инженерных архетипов, техник, как способов оперировать примитивами, практик и доступных для использования материалов. История инженерии есть история примитивов и материалов.

Модель инженерной плоскости применима к любым видам деятельности, не требующим сложной кооперации, которая подразумевает управление. В сложных современных инженерных задачах траектория обхода удваивается и прошивает два параллельных слоя — слой деятельности и слой управления:

Перемещение между слоями затруднено, что показано переходом сплошной линии обхода в пунктирную:-) (смотри также главу 7).

Интересно, что для слоя управления, по-видимому, также существует схема D2, причем она практически изоморфна инженерной, то есть включает в себя управленческий подход, как общее управленческих архетипов, примитивов, техник и практик, но во вневременной позиции стоят не материалы, а доступные на данном уровне исторического развития организационные структуры.

История инженерных подходов

Слово «инженер» возникло очень поздно, на пороге расцвета Индустриальной фазы развития. Однако, по существу, инженерами были не только цеховые мастера Средневековья, но и ремесленники античности и древнего Востока, кузнецы энеолита, мезолитические мастера, создатели каменных орудий эпохи социогенеза.

Инженерное дело возникло одновременно с социосистемой и развивалось вместе с человеком и человеческой цивилизацией. Оно знало свои великие революции, переживало свои Темные века.

Господствующая в XIX столетии концепция поступательного линейного прогресса привела к представлениям о примитивности ранних человеческих обществ. В действительности, умение первобытных людей создавать орудия труда «из ничего», то есть, не имея ранее сделанных орудий труда, должно вызывать восхищение. И не следует забывать, что самые фундаментальные человеческие изобретения были сделаны на первых шагах развития цивилизации.

Социогенез

Этому, конечно, не найти подтверждений, но, по-видимому, само возникновение социосистемы привело к необходимости создания поселений. Библия не случайно приписывает создание города уже второму поколению людей:-). Если не город, то жилище, если не жилище, то убежище стало первым из великих человеческих открытий, и вполне понятно, что появление жилища было неотделимо от освоения огня и создания очага.

Жилище дало возможность сохранять орудия труда. Появились они еще до обретения человеком полного синдрома разумности, в конце концов, временами их используют и животные. Но социосистема орудия труда накапливала, что стало важнейшим эволюционным преимуществом вида Homo.

Необходимость охотиться не только на пороге жилища уже на стадии раннего социогенеза привела к появлению представлений о земле и географии.

Итак, социогенез: жилище, огонь, очаг, семья, накопление орудий труда. Господствующий инженерный подход — найти орудие труда: тяжелый удобный камень для удара, острый скол для разрезания.

Ранняя архаичная фаза: инженерные перевороты палеолита

Архаичная фаза началась в тот момент, когда человек научился не только находить и хранить, но и создавать орудия труда. Новый инженерный подход резко изменил образ жизни первобытного человека: отныне создание орудий труда становится главной задачей общества, а удовлетворение потребностей — второстепенной. Появляется хозяйство, как первичная экономика, расширяется разделение труда, примитивные формы которого, понятно, возникли вместе с семьей. Возникает имущественное неравенство и социальная организация: если производство орудий труда важнее, чем поиск пищи, неизбежны моменты голода, и должны появиться «особые люди», которые смогут пережить такие моменты за счет остальных.

Инженерный подход: производство орудий труда из дерева и кремня. Изобретается рычаг. Начинается активное использование рек, появляются первые лодки. Набирает силу подлинная «экономика кремня»: за подходящими камнями начинают охотиться, ими обмениваются, их доставляют на значительные расстояния.

Следующей революцией в инженерном подходе стало первое создание бисистемы: орудия труда,

котором сочетались разные материалы, например, камень и дерево.

Это произошло в верхнем палеолите, и для нас это событие крайне важно: возникли инженерные примитивы и были усмотрены схемы инженерной деятельности и инженерного подхода!

Выделяется позиция мастера и оформляется «баланс управления»: вождь — шаман — мастер.

Работа с примитивами позволяет перейти от примитивных катков к колесу. Вероятно, тогда же появляются первые блоки.

Инструментарий охоты получает сначала копье, а к концу палеолита и лук. Происходит расширение списка доступных материалов: копье дало возможность охотиться на животных, обладающих бивнями. Увеличивается и список каменных инструментов — к ножу и топору добавляются пила. Работа с костью позволяет делать шила и иглы.

«Обработка нового материала неизбежно требовала нового инструментария. В верхнем палеолите меняется основной набор каменных орудий, совершенствуются технологии их изготовления. Одно из главных достижений этого периода — развитие техники пластинчатого скола. Для снятия длинных и тонких пластин специально подготавливались так называемые призматические нуклеусы; скалывание с них велось с помощью костяного посредника. Таким образом, удар наносился не по самому камню, а по тупому концу костяного или рогового стержня, острый конец которого приставлялся точно в то место, с которого мастер предполагал отколоть пластину. В верхнем палеолите впервые возникает отжимная техника: то есть снятие заготовки осуществляется не ударом, а давлением на Посредник. Однако повсеместно эта техника начала применяться позднее, уже в неолите.

Раньше мастера довольствовались, в основном, тем сырьем, которое находилось в окрестностях стоянки. Начиная с верхнего палеолита, люди стали особо заботиться о добыче сырья высокого качества; для его поисков и добычи совершались специальные походы на десятки и даже сотни километров от стоянки! Конечно, на такое расстояние переносились не желваки, а уже подготовленные нуклеусы и сколотые пластины.

Призматические нуклеусы охотников на мамонтов имеют настолько сложную и совершенную форму, что Находки их долго определяли как очень крупные топоры. На самом деле это предмет, специально подготовленный для последующего скола пластин.

Позднее было установлено, что такие нуклеусы действительно использовались как орудия — однако не для рубки дерева, а для рыхления плотной породы. Видимо, в дальних походах за кремневым сырьем люди noiryrao использовали уже имевшиеся под рукой нуклеусы, чтобы извлекать из меловых отложений новые желваки. Такой меловой кремень особенно хорош. Из полученных желваков путешественники изготавливали на месте новые нуклеусы, которые и транспортировали на стоянку, располагавшуюся в 400–500 километрах севернее, на территории современного села Костенко Воронежской области». http://www.mystic-chel.ru/primeval/kamennyi-vek/334.html

«Технология сверления с применением абразивных порошков и трубчатых костей стала великим открытием в производстве инструментов. Под перпендикулярно срезанный торец трубчатой кости, приводимой во вращение сначала руками, а затем с открытием лука — тетивой лука, обернутой вокруг кости, подсыпался абразивный порошок и подавалась вода как смачивающая и охлаждающая жидкость. Эта технология позволяла выполнять сквозное сверление во всех известных материалах, включая и кремень». http://tank.ucoz.com/publ/1-1-0-5

Авторы полагают, что революция в используемых материалах на грани палеолита и мезолита была гораздо глубже, и кроме дерева, растительных волокон, камня и кости, в это время уже начали использовать обсидиан и работать с глиной, возможно, некоторые племена уже пробовали обжигать ее.

Инженерный подход: использование примитивов, работа с би— и полисистемами.

Поздняя архаичная фаза: мезолит

Это историческое время осталось в генной памяти Человечества, как «золотой век», и не случайно, как ранние утопии, так и фантастика ХХ столетия строили образ счастливого мира будущего по мезолитическим архетипам.

Мезолит — это высокий уровень жизни, наличие досуга, неутилитарных форм деятельности, искусства, познания ради познания, создания сложных космологий и мифологий, первая поэтика.

В инженерном деле — известный застой: существующие технологии вполне удовлетворяют потребности общества. Однако, сравнительно быстрый рост населения привел к дефициту кремней. Первый в истории человечества сырьевой кризис был преодолен созданием микролитических инструментов.

В мезолите лодка получает парус, и первые корабли рискуют выйти из рек в море. Происходит открытие островов Эгейского моря. Сокровищница Камня — Мальта — становится инженерным и культурным центром цивилизации.

В материалах никакой революции не происходит, но постепенно люди учатся работать с самородными металлами.

Инженерный подход: микролитические срезы (дробление системы), «высокие каменные технологии».

«Золотой век» закончился, как всегда, внезапно. Сегодня мы представляем масштабы мезолитической катастрофы, которая сопровождалась демографическим сокращением по разным оценкам от 30 до 50 процентов человеческой популяции, но ее причинны можем определить лишь умозрительно. По-видимому, фазовый кризис был связан с завершением мезолитической глобализации: племена овладели всей территорией, доступной им при существующем уровне развития транспортных технологий, что для присваивающих обществ фатально.

Выход из кризиса ознаменовался переходом к традиционной фазе развития и производящей экономике.

Ранняя традиционная фаза: неолит

Обслуживание потребностей сельского хозяйства потребовало не только резкого расширения ассортимента орудий труда, но и появления принципиально новых изобретений. В отличие от охотников, земледельцы не обеспечивали себя шкурами, следовательно, должно было появиться ткачество. Зерна нужно было превращать в муку — притом в массовом масштабе. Появляется ручная мельница и, с учетом человеческой изобретательности, наверняка предпринимались попытки использовать для вращения жерновов энергию воды. Резко расширяется использование глины. Возникает гончарный круг.

Неолит — эпоха первых городских поселений, существование которых признано научным сообществом. Иерихон, вероятно Дамаск и Мегиддо. Мальта по-прежнему представляет собой одну из вершин цивилизации. На острове заканчивается строительство огромного подземного каменного сооружения, высеченного в мягком камне.

Характерной особенностью инженерного подхода неолита является появление механизмов: гончарный круг, прялка, мельница.

Традиционная фаза: энеолит и цивилизация

Самородные металлы люди спорадически использовали уже в мезолите, но в энеолите происходит очередная инженерная революция и создается медная металлургия, кузница и кузнечное дело. Прогресс шел очень быстро: вслед за медью появляется бронза и сплавы, определяется оптимальное соотношение железа и олова в бронзе, создаются кузнечные мехи, начинаются первые эксперименты с мягким железом. Считается, что железные технологии отстают от медных примерно на тысячелетие, но, думается, это было связано, скорее, с распространенностью меди в Средиземноморье.

Революция в материалах не только предоставила новые возможности, но и породила проблемы, которые первоначально, вероятно, казались неразрешимыми.

«Материаловедение путем чисто эмпирических действий стало изучать свойства этих материалов для производства инструментов. Технология предложила уже привычные методы для обработки этих материалов, однако методы оказались непригодными — под ударами материалы не раскалывались, как давно известный кремень и его аналоги, а пластично деформировались — ковались».

Изобретение ковки сформировало новый инженерный подход, который стал быстро развиваться: «выяснилось, что под ударами молота металлы становятся прочнее, происходит так называемая нагартовка, рост прочности и твердости поверхностного слоя металла. При нагреве же металла и медленном его охлаждении — отжиге — нагартовка исчезает, а сам металл становится мягким. При сильном нагреве металл хорошо поддается ковке. Возникает еще одна новая технология — горячая ковка металлов.

Новые технологии создали и новые инструменты. Возникли кузнечные клещи для удержания раскаленных заготовок при ковке, кузнечные зубила для разрубания горячих поковок и т. д. Возрастает масса молотов, они получают удлиненные ручки, обеспечивавшие увеличение силы удара.

созданием мехов для подачи воздуха в кузнечные горны, позволивших повысить температуру нагрева обрабатываемых металлов до их расплавления, возникла технология формового литья. Теперь расплавленный металл можно было отлить в форму, получив почти готовое изделие. Заточка литого режущего инструмента с уже сформированной режущей кромкой была проще.

Ассортимент медных и бронзовых инструментов расширяется, появляется все больше специализированных инструментов. Создаются строительные и сельскохозяйственные, а также инструменты для горнодобывающих Работ». http://tank.ucoz.com/publ/1-1-0-5

Это — уже эпоха цивилизации. Появилась письменность, летописи, история. В третьем тысячелетии до н. э. создаются первые измерительные инструменты. И появляются первые инженеры, имена которых сохранились до наших дней.

«Железный век» распаковал смыслы «Бронзово го века». Изобретена закалка железа, позднее — науглероживание. Появилась кузнечная сварка и пайка. Продольные пилы резко ускорили темпы обработки древесины — создавались торговые и военные флоты из сотен кораблей, дерева не хватало.

Инженерный подход Древности: развитая инструментальная и оружейная металлургия, крупные инженерные проекты, высокие технологии — акведуки, античные механические «компьютеры».

Индустриальная фаза развития

Несколько упрощая, скажем, что Античный фазовый кризис и последующая эпоха Средневековья ничего принципиально нового в инженерию не внесла, за исключением первых опытов с чугуном, изобретения арбалета и налаживания массового производства стрел.

Ситуация начала меняться в XVI столетии, когда начали расти, хотя и очень медленно, объемы выплавляемого железа. Это обещало очередной переворот в используемых материалах.

«В XVI–XVII вв. в техническом деле начинают широко использоваться наброски и рисунки для изображения деталей, узлов, конструкций. Период перехода от ремесленного производства к машинному характеризуется еще более бурным развитием графических методов передачи технической информации. Одновременно с искусством черчения создаются и точные чертежные приборы и инструменты, ведутся теоретические изыскания в этой области. В 1798 году Гаспар Монж опубликовал книгу «Начертательная геометрия», в которой систематизировал приемы изображения технического объекта в виде проекций на две взаимно перпендикулярные плоскости. В результате «чертеж» прочно воцарился в технике. Инженерное дело получило свой особый язык — средство инженерного труда». http://rud.exdat.com/docs/ index-611717.html

1771 г. в Великобритании создано “Общество гражданских инженеров”.

Растет значение шахт и встает в полном объеме проблема откачки из них воды. Начинаются эксперименты с использованием для этой цели тепловой энергии.

Дж. Уатт сформировал инженерный подход индустриальной фазы: машинное производство средств производства. Устройство, преобразующее энергию пара в механическое движение, запитало все механизмы, созданные в предыдущие эпохи и дало возможность создать колоссальное количество новых машин и механизмов.

Одновременно заканчивается революция материалов. Мир переходит к массовому производству железа, а к концу XIX века возникают стали, легированные стали, специальные стали.

Из истории Обуховского завода [59]Обуховский завод. Очерки истории. 1863–2008.СПб.: Издательство «САВОЖ», 2010.
:

«Начиналось всё в 1854 году на Урале в г. Златоусте. Начальником Горного округа, учёным металлургом П. М. Обуховым был создан свой рецепт производства тигельной стали. В 1857 году Обухов получил Привилегию (Патент) на своё изобретение, а ещё через два года, получив разрешение, построил Князе-Михайлоскую фабрику на которой и были отлиты первые орудия из тигельной стали.

К сожалению, фабрика не справлялась с большим количеством заказов, к тому же доставка орудий стоила очень дорого и занимала много времени. Напрасно Обухов пытался доказать необходимость распространения его способа

России и строительства нового завода. Дело не двигалось. В своём очерке «П. М. Обухов» его племянник А. Кавадеров вспоминает: «…В конце 1860 года дядя сообщил ему, что господин Н. Путилов предлагает заключить договор на строительство завода в СПб».

«1861 года 12 дня, Корпуса Горных инженеров полковник Павел Матвеев Обухов и Коллежский Советник Николай Иванович Путилов заключили сей договор:

1. Я, Обухов, изобрёл привилегированных в 1857 году способ приготовления литой стали и, по распоряжению Правительства, уже ввёл его в Князе-Михайловской фабрике, в Златоусте; лично сам не могу заняться водворением и развитием сего производства в других местах России, и я счёл долгом пригласить господина Путилова принять на себя открытие вновь и развитие производства литой стали по моему способу, на условиях, здесь изложенных, для чего и выдал ему, господину Путилову, 22 августа сию доверенность.

2. Я, Обухов, предоставляя, согласно данной мне привилегии, господину Путилову в исключительное право открытие вновь производства в Князе-Михайловской фабрике, а затем в других местах России, я, Обухов, без равного участия Путилова не приму и не буду вести производства литой стали.

3. В основании настоящего Соглашения полагаем полную взаимную доверенность содействия друг к другу к прочному водворению и развитию сего производства и оказать посильную пользу Правительству и отечественной промышленности.

4. Так как для меня, Обухова, важнее всего, чтобы способ мой приготовления литой стали ещё недавно изобретенный и малоизвестный в России и в Европе, был исполняем с совершенною точностью без малейших отступлений так, чтобы литая сталь и изделия из оной находили постоянное одобрение от Правительства и в частной промышленности, то я, Обухов, ставлю непременным условием господину Путилову техническую часть производства вести по указанию и распоряжению мною, Обуховым, и для сего, сверх сообщения ему, Путилову, всех подробностей способа моего, обязан если понадобится, дать техника подготовленного мною для производства стали и изделий из оной.

Административной же и хозяйственной частями дела заведует и распоряжается Путилов, он входит лично сам или поручает доверенным от него лицам входить в сношение с Правительством и с частными обществами и лицами относительно заказов и заключения контрактов, условий и других договоров, принимает меры к устройству заводов, заботится всеми зависящими и законом дозволенными средствами к прочному и успешному развитию сего производства с тем, что участие в прибылях и убытках в деле стали и изделий из оной, в каком бы роде они не были, принадлежат нам, Обухову и Путилову, совершенно равных долях.

5. Я, Путилов, должен вести счета и книги по примеру благоустроенных коммерческих домов, отдельно от других моих собственных дел, так чтобы Обухов лично сам или через доверенное лицо мог бы во всякое время контролировать сии счета не позже 1 марта каждого года, начиная с 1863 года, доставлять Обухову балансовый счёт за предшествовавший год и за отчислением сколько будет надо оборотного капитала на дальнейшее производство их остальной наличной суммы причитающейся на долю Обухова деньги выдавать ему или доверенному от него лицу безотлагательно.

6. В случае споров и недоразумений между ними дела такого рода решаются окончательно третейским Судом на общих правилах набираемого без права подавать куда либо апелляцию.

7. Я Путилов за доверие, оказываемое мне Обуховым передачею сего способа приготовлении стали, обязуюсь, сколько от меня будет зависеть, по совести, сохранять в тайне, ни под каким предлогом не передавать без согласия Обухова другим лицам, в особенности принять зависящие от меня меры, чтобы способ сей не мог быть передан заграницу.

8. Срок сему договору определяем на двадцать пять лет, с тем, что по истечении сего срока ликвидируется всё имущество как движимое, так и недвижимое, принадлежащее делу стали и изделий из оной и разделяется между нами Обуховым и Путиловым и другим участниками в сём деле, если таковые будут, и делится в таких долях, какие каждый из нас будет в то время иметь в деле. В прочем по взаимному соглашению можем мы продолжать дальнейшее производство на условиях, какие тогда вновь определим.

9. В случае смерти нашей права переходят во всей силе к наследникам нашим или к тем лицам, кои будут заблаговременно указаны согласно постановлению закона.

10. Договор сей сохранять свято и ненарушимо, подлинный иметь мне, Обухову, а копию с оного мне, Путилову. Цену предмета составляющего сей договор по невозможности ныне определить объявляем, примерно, в 6000 рублей серебром».

Этот документ интересен тем, что помогает понять взаимоотношения, права и обязанности каждого из этих двух талантливых изобретателей, металлургов, инженеров, промышленников, людей которые действительно были патриотами своей страны.

(16) мая 1863 г., между Товариществом на паях — П.Обухов, Н. И. Путилов, С. Г. Кудрявцев и Морским министерством был заключён контракт о строительстве сталелитейного и орудийного завода, в 12 верстах от СПб, на Шлиссельбургском тракте в селе Александровском:

«1863 года мая 4 дня мы, нижеподписавшиеся, Николай Иванов сын Путилов, Сергей Галактионов сын Кудрявцев и Павел Матвеев сын Обухов заключили сей Контракт с Артиллерийским управлением Морского Министерства, на изготовление для флота стальных, нарезных артиллерийских орудий, из стали полковника Обухова, на следующих условиях:

Первое. В течение пяти лет, считая со дня подписания сего контракта, обязываемся мы построить в Санкт-Петербурге или окрестностях оного сталелитейный завод и изготовить на оном стальных, вполне отделанных артиллерийских орудий, заряжающихся с дула, всего на сумму до одного миллиона рублей, с тем, чтобы в течение первого года окончить все устройства к отливке, проковке и окончательной отделке орудий…»

Указом от 31 мая (12 июня) 1863 г. император Александр II повелел передать необходимую часть земли, бывшей Императорской Александровской мануфактуры, располагавшейся на 12 версте от г. Санкт-Петербурга на берегу Невы, со всеми находящимися на нём жилыми зданиями и строениями Морскому министерству, для содействия частным лицам к устройству в окрестностях Санкт-Петербурга сталелитейного завода, для изготовления нарезных орудий, снарядов и вообще стальных изделий для флота: «…предприятие это в случае успеха должно иметь государственное значение относительно вооружения крепостей и постройки броненосных судов…».

На заводе, созданном выдающимся металлургом М. Обуховым и энергичным менеджером Н. И. Путиловым, с первых лет его работы сосредоточились талантливые специалисты металлурги и артиллеристы: Д. К. Чернов, Н. В. Калакутский, Р. В. Мусселиус, В. И. Колчак, А. А. Ржешотарский.

Впервые в России образовался союз производства и науки. Афоризм Д. К. Чернова «… без науки нет завода», предельно кратко формулировал значение этого содружества.

На заводе Д. К. Черновым выработана фраза, выражающая влияние металлургических процессов на качество продукции: технология — структура — свойства металла.

Современность

ХХ век сопровождался двумя значимыми изменениями в инженерии:

Во-первых, резко расширился список используемых материалов, причем впервые в нем появились материалы, не существующие в природе (полимерная революция 1950-х годов, нейлон, капрон);

Во-вторых, произошла повсеместная электрификация производства.

Этот процесс связан, прежде всего с именами Николы Тесла (смотри главу 8), Томаса Эдисона, Алексея Лодыгина (смотри главу 6), и Павла Яблочкова.

В этот Период Человечество сумело воплотить в жизнь древнейшую мечту о полете, и это достижение должно быть отмечено даже в нашем «кратком курсе». Возникли также устройства глобальной связи и глобальной разведки.

Инженерный подход: электрические машины и механизмы, обратные связи и автоматизация, полупроводники и полимеры.

Рубеж веков принес компьютеризацию производства, системную инженерию и надежды на наноматериалы. Инженерный подход: полностью автоматизированные системы с компьютерным управлением.

Сводная таблица инженерных подходов:

 

3. Инженерные ошибки и катастрофы

Катастрофа является предельной формой изучения технической системы. Именно катастрофа вскрывает внутренние, глубинные механизмы ее функционирования, а также предельные формы ее управления.

Гибель «Кэптэна» в 1870 г. и обрушение моста через Ферт-оф-Тэй в Шотландии в 1879 г. изменили представления инженеров о динамической устойчивости.

Катастрофы «Комет» в 1950-е годы позволили разобраться в таком явлении, как «усталость металла». Катастрофы «Эрбасов» показали всю опасность неконтролируемой автоматизации.

Катастрофа атомного реактора в Чернобыле дала уникальный опыт предельной эксплуатации АЭС. Теперь точно известно, что и в какой последовательности нужно делать, чтобы вывести в целом надежный реактор в состояние неустойчивости и довести до катастрофы:-(.

Гибель «Эстонии» в 1994 году, возможно, завершит историю такой крайне неудачной технической системы, как паромы, подобно тому, как катастрофа «Гинденбурга» в 1937 г. поставило точку в карьере дирижаблей.

Террористический акт 11 сентября 2001 г. Поставил под серьезные сомнения расчеты безопасности и надежности небоскребов. (…)

Анализируя историю и современную практику инженерии, занимаясь инженерной онтологией, мы не можем оставить без внимания инженерные ошибки и вызванные этими ошибками предельные аварии.

Сразу же укажем, что лишь в некоторых случаях катастрофа имеет одну-единственную причину, и чаще всего этой причиной является грубейшая ошибка персонала, управляющего технической системой:

— Капрал, а где рядовой Джонс?

Последний раз я видел его курившим на посту у порохового склада.

Но ведь это последнее, что он мог сделать!

Так точно, сэр».

В большинстве случаев к катастрофе приводит длинный список факторов различной природы, которые случайно совпали в это время и в этом месте.

Катастрофы системны и носят контекстный характер: они вписаны в контекстное событийное поле, то есть имеют не одну конкретную причину и одного виновника, а много причин и виновников. Для того, чтобы простая аварийная ситуация переросла в катастрофу, необходимо сложное, иногда до неправдоподобия вычурное стечение самых разнообразных обстоятельств. Катастрофа — это всегда десятки «если бы не…».

Для понимания логики катастрофы необходим очень тщательный анализ. В противном случае, выводы, пусть они даже освящены решением суда, цитируя философа А.Н.Аверьянова, который в свою очередь, цитирует Гегеля: «не только окажутся случайны по своему содержанию, но и будут выражать, скорее, субъективное умонастроение».

Для «Титаника», например, сложились воедино:

Природные факторы.

1. Необычно теплые зима и весна в северном полушарии, что привело к массовому отколу айсбергов и их выносу на главную судоходную трассу Европа — Америка (обычно, айсбергов значительно меньше, и они встречаются на 60 — 100 миль к северу от трассы);

2. Встреча «Титаника» с недавно перевернувшимся «черным айсбергом», отражающим свет значительно слабее, нежели обычный «белый айсберг»;

3. Форма айсберга, наличие у него подводного выступа (шипа);

4. Полное безветрие, вследствие чего вокруг айсберга не было прибоя (белые «шапки» прибойных волн видны на значительно большем расстоянии, чем сам айсберг);

5. Легкая дымка при безоблачном звездном небе, которая не была замечена вахтенными (при отсутствии ориентиров на поверхности моря — и не могла быть замечена);

«Человеческий фактор»:

6. Крайне неудачное соотношение между скоростью судна и видимостью. По этой причине айсберг был обнаружен слишком поздно, чтобы корабль мог избежать столкновения, но достаточно рано для того, чтобы он начал маневр уклонения и непосредственно перед ударом о лед успел войти в поворот. Как следствие, столкновение получилось скользящим;

7. По небрежности вахтенного офицера впередсмотрящие не получили биноклей (в значительной мере это было связано с тем, что «Титаник» был новым кораблем и находился в своем первом рейсе; при налаженной службе такие вопросы решаются автоматически);

8. По ряду причин (халатность, недостаточно налаженная служба на новом корабле, перегруженность радиотелеграфа коммерческими радиограммами) ни капитан корабля, ни вахтенные офицеры не получили своевременно принятых радиограмм, предупреждающих о тяжелой ледовой обстановке по курсу «Титаника»;

9. Вахтенный офицер не знал досконально маневренных качеств своего корабля и не смог мгновенно оценить, что «Титаник» уже не может избежать столкновения;

10. Вахтенный офицер реверсировал машины (дал задний ход), что ухудшило управляемость «Титаника» и лишило корабль последнего шанса разминуться с айсбергом;

11. Ввиду первого рейса нового лайнера и неизбежной при этом неразберихи, на «Титаник» не успели установить вторые ряды шлюпок (это предполагалось сделать сразу после возвращения корабля в Великобританию);

12. Сигнал «SOS» с «Титаника» не был принят кораблем «Калифорниан», находящимся в непосредственной близости от терпящего бедствия лайнера, потому что у единственного радиста «Калифорниана» за 10 минут до передачи «Титаником» сигнала бедствия закончилась вахта, и он ушел спать (в то время не существовало ни специальных «частот бедствия», ни «шести минут тишины», ни, хотя бы, практики обязательной круглосуточной радиовахты);

13. Один из офицеров «Калифорниана», захотевший вскоре после начала передачи «Титаником» сигналов бедствия немного поиграть с радиостанцией и попрактиковаться в приеме, не смог ее включить;

14. Находящаяся в прямой видимости с «Титаника» крупная рыболовная шхуна «Самсон» вообще не имела радиостанции. Поскольку эта шхуна вела браконьерский промысел, ее капитан интерпретировал ракеты, которые выпускал в небо погибающий лайнер, чтобы обозначить свое местоположение, как приказ патрульного корабля немедленно остановиться для досмотра. Шхуна погасила огни и скрылась во льдах.

Конструктивные факторы:

15. «Титаник» не имел водонепроницаемых палуб;

16. Переборки «Титаника» были водонепроницаемыми только до палубы D а в середине корабля — до палубы Е (палубы переборок), но не до верхней палубы;

17. Сталь, из которой был сделан корпус «Титаника», при низких температурах становилась хрупкой.

Социальные факторы:

18. «Титаник» получил сертификат годности к плаванию и разрешение капитана над портом начать рейс, несмотря на нехватку спасательных шлюпок (количество уже установленных на корабль спасательных средств превосходило устаревшие нормативные требования);

19. Системы ледового патрулирования не существовало в природе, отсутствовали имеющие императивную силу международные документы, регламентирующие радиообмен между кораблями в море и порядок подачи сигналов бедствия.

Сценарные факторы:

20. «Титаник» был объявлен «непотопляемым судном»;

21. Существовал роман-предостережение, детально описывающий гибель лайнера «Титан» вследствие столкновения с айсбергом;

22. Название корабля носило знаковый характер (титаны — противники богов, бросившие им вызов и поверженные);

23. «Титаник» был крупнейшим кораблем своего времени, совершающим свой первый рейс. В этой связи на его борту было много социально значимых фигур. Его гибель с неизбежностью получала огромный общественный резонанс (сценарное событие).

В развитии аварийной ситуации эти факторы имели разный статистический вес, но для того, чтобы произошла крупномасштабная катастрофа с большим числом человеческих жертв (более 1.500) и масштабными социальными последствиями, должны были соединиться воедино все двадцать четыре. Поэтому попытки объяснить гибель «Титаника» какой-либо одной причиной (высокая скорость, с которой вели корабль, конструктивные недостатки, ошибочное решение вахтенного офицера) не могут иметь успеха. Тем более, не представляется возможным отыскать и наказать виновного. При этом данная катастрофа, отнюдь, не была следствием «неизбежных на море случайностей»: «человеческий фактор» в ней более весом, чем природный. Мы предложили бы формулировку «гибель в результате непреодолимого стечения обстоятельств» [60]Из книги Х.Селдона «Мифы Чернобыля».

Но нас сейчас будут интересовать только те катастрофы, которые были вызваны одной-единственной причиной — ошибкой инженера, создавшего техническую систему. При чтении этой главы у вас возникнет ощущение, что их очень много, но в действительности, здесь собраны почти все значимые примеры.

Онтологические ошибки

Будем называть онтологическими ошибки в идеологи создаваемой технической системы. Другими словами, инженерный объект точно рассчитан, правильно сконструирован, качественно построен, управляется грамотными специалистами, но в основу проекта положены принципиально неверные представления.

Броненосные тараны

Двадцатого июля 1866 года произошло сражение при Лиссе, где австрийский флот под командованием контр-адмирала В. фон Тегетхоффа разгромил итальянскую броненосную эскадру, причем флагман Тегетхоффа «Фердинанд Макс» таранил и потопил крупнейший итальянский броненосец «Ре д`Италия». Как следствие, броненосные флота всего мира приняли на вооружение «таранную тактику» и придерживались ее в последующие тридцать лет с упорством, заслуживающим лучшего применения.

Таранная тактика породила совершенно особый тип корабля: броненосный таран. Главным оружием был выдающийся вперед бивень, опирающийся на броневой пояс корпуса. Орудия играли вспомогательную роль (иногда тяжелые пушки вовсе не ставились на корабль, чтобы команда не пыталась использовать их вместо таранного удара.

Ни одному из таранных кораблей, среди которых были и «таранные миноносцы» и мониторы, и корабли береговой обороны и даже полноразмерные броненосцы, так и не удалось нанести удар по врагу, и с этой точки зрения потраченные на них деньги были выброшены на ветер. Зато в уничтожении своих собственных кораблей и судов броненосные тараны добились значительных «успехов»:-(:

1869 г. русский броненосец «Кремль» потопил фрегат «Олег» (16 погибших)

1871 г. русский броненосец «Адмирал Спиридов» таранил однотипный «Адмирал Лазарев». На счастье произошло это в акватории порта, так что корабль удалось спасти.

1873 г. Испанский броненосец «Нуманика» потопил корвет «Фернандо эль Католика» практически со всей командой.

1875 г. Французский броненосец «Жанна д'Арк» потопил авизо «Форфайт».

1875 г. Британский броненосец «Айрон Дьюк» потопил броненосец «Вэнгард».

1877 г. Французский броненосец «Тетис» таранил броненосец «Рейн Бланш», который выбросился на мель.

1878 г. Германский броненосец «Кениг Вильгельм» потопил броненосец «Гроссер Кюрфюрст» (269 погибших).

1891 г. Английский пассажирский пароход «Утопия» ударился на Гибралтарском рейде о таран броненосца «Энсон» (около 700 погибших).

1893 г. Британский броненосец «Кэмпердаун» таранил и потопил флагманский корабль своей собственной эскадры броненосец «Виктория» (359 погибших, включая адмирала Трайона).

1904 г. Японский крейсер «Иосино» потоплен таранным ударом японского крейсера «Касуга» (329 погибших).

Мониторы

В 1862 г. произошел первый в истории бой броненосцев, в котором участвовал броненосный фрегат Конфедерации Южных Штатов «Мерримак» и броненосец северян «Монитор», имя которого стало нарицательным.

По существу, «Монитор» представлял собой башенный броненосный плот с чрезвычайно низким бортом (60 см), вооруженный двумя 279 мм. гладкоствольными орудиями. По проекту корабль должен был развивать 8–9 узлов скорости, но на практике это оказалось невозможным: низкий борт ухудшал маневренность, к тому же при малейшем волнении на море волны просто перехлёстывали через борта.

В своём первом переходе корабль попал в волнение силой 2–3 балла и едва не затонул. Волны перехлестывали через борта, негерметичные люки пропускали воду внутрь. Низкие трубы были повалены волной, вода погасила топки котлов. Трюмы оказались полны ядовитого дыма, остановившиеся машины не позволяли использовать паровые помпы.

Температура в машинном отделении, заключенном внутри почти полностью находящегося под водой железного корпуса, достигала 62 °C, при этом вентиляционные люки на палубе приходилось держать закрытыми уже при небольшом волнении, так как волны перехлёстывали через низкий борт. Остальной экипаж также размещался ниже ватерлинии, в условиях недостаточной вентиляции, тесноты и темноты.

«Монитор» добрался до своего поля боя и, в общем, решил стоящую перед ним задачу, сорвав Попытку южан прорвать морскую блокаду побережья. Но уже в следующем своем плавании броненосец затонул: волны захлестнули его у мыса Гаттерас.

Поскольку «Мониторы» были дешевыми кораблями, и считалось, что они подтвердили свою эффективность в бою на Хэмптон-Роудском рейде, их стали строить все, кому не лень. Итоги:

«Уихоукен» (США) погиб в гавани из-за волны, прошедшей над палубой, когда носовой люк был открыт для проветривания. «Текумзе» и «Патапско» (оба— США) погибли после подрыва на малых минах из-за вскрывшихся при сотрясении отверстий на верхней палубе. «Русалка» (Россия) затонула со всем экипажем (172 человека) в 1893 г. во время перехода через Финский залив. Излишне говорить, что ни один из мониторов за исключением самого первого не нанес врагу ни малейшего урона.

Рангоутные башенные броненосцы

Редкий случай, когда одной катастрофы оказалось достаточно, чтобы «закрыть» класс кораблей и тем уберечь массу человеческих жизней.

«Кэптэн» капитана К.Кольза был остроумно сконструированным судном, в котором сочетались низкий (хотя, не до такой степени, как у мониторов) надводный борт, орудийные башни и полное парусное вооружение — использование треногих мачт позволило Кользу обойтись минимумом рангоута, вследствие чего башня имела достаточно широкие сектора обстрела.

Такое сочетание характеристик было не конструкторской, а онтологической ошибкой: корабль строили, как воплощение господствующих в те годы теоретических взглядов на боевую мощь и мореходность. В результате «Кэптэн» имел низкую начальную остойчивость, что усугубилось строительной перегрузкой. Его предельный угол безопасного крена составлял всего 21 градус.

«В море 6 числа на корабль с инспекцией прибыл адмирал. К вечеру засвежело, «Кэптэн» наклонился на 13,5 градусов, и вода достигла его палубы. На вопрос адмирала о состоянии корабля Кольз и капитан Бургойн с уверенностью ответили, что он в безопасности, после чего адмирал вернулся на свой флагманский корабль.

Погода ухудшалась, и к полуночи поднялся сильный шторм при значительном волнении моря. «Кэптэн», неся взятые на два рифа марсели и форстень-стаксель, имел обе вахты на надстройке — матросы пытались спустить марса-реи. Но крен корабля был настолько велик, что это го сделать не удавалось, и в 15 минут пополуночи, когда налетел исключительно жесткий шквал, стоивший кораблям эскадры 23 парусов, «Кэптэн» исчерпал свой безопасный угол крена, лег на борт, перевернулся вверх днищем и пошел ко дну. Он унес с собой Кольза и 483 офицера и матроса — почти весь экипаж…»12 (О.Паркс «Линкоры Британской Империи»)

Больше низкобортных рангоутных парусных броненосцев не строили.

Паромы

Не следует думать, что онтологически неадекватные корабли создавались только в XIX столетии. Едва ли какая-либо техническая система имеет на своем счету больше человеческих жизней, нежели автомобильные паромы.

Характерной особенности морских паромов является большая надстройка, что приводит к высокому расположению центра тяжести и низкой начальной остойчивости. Паромы имеют одну или две (в носу и корме) автомобильные аппарели, которые во время погрузки и выгрузки автомобилей открыты, а во время плавания должны обеспечивать герметичность автомобильной палубы (кардека). При повреждениях ворот вода попадает на автомобильную палубу, образуя значительную свободную поверхность, что дополнительно снижает остойчивость судна. Как правило, автомобильная палуба не имеет водонепроницаемых переборок, поэтому поступившая на нее вода может беспрепятственно разливаться по всему кораблю.

Далеко не полный список крупных катастроф паромов за последние 50 лет:

1966 г. 8 декабря. В Средиземном море во время шторма на греческом пароме «Гераклион» сорвался с креплений трейлер-рефрижератор. Через пробитые ворота вода стала поступать на грузовую палубу. Через пять минут паром потерял остойчивость, опрокинулся на борт и затонул. Погибло около 300 человек.

1968 г. 11 октября. Близ острова Минданао во время шторма затонул филиппинский паром «Дамэджнет». Число жертв превысило 500 человек. Многие погибли из-за нападения стаи акул.

1970 г. 15 декабря. В Корейском проливе близ Пуссана во время шторма из — за небрежно закрепленного груза опрокинулся на борт и затонул южнокорейский паром «Лим Чо». Спастись удалось 12 человекам, остальные 259 погибли.

1973 г. 21 февраля. На реке Рангун японское морское грузовое судно потопило бирманский паром (название неизвестно). Число жертв превысило 200 человек.

1975 г. 3 августа. На реке Хси, близ Кантона, столкнулись два парома КНР (названия неизвестны). Оба судна затонули. Погибло более 500 человек.

1981 г. 20 декабря. В Яванском море в результате пожара погиб индонезийский паром «Тампомас-II». Число жертв составило 374 человека.

1984 г. Октябрь. Потерпел крушение западногерманский паром «Мартина». Погибло 19 человек.

1986 г. 24 апреля. Филиппинский паром «Дона Джозефина», выйдя из порта Себу-Сити, получил внезапный крен, опрокинулся на борт и затонул при тихой погоде. Погибло 194 человека.

1986 г. 25 мая. Бангладешский паром «Самиа», следуя из Бхолы в Дхаку по реке Мегхна, перевернулся вверх килем. Судно было рассчитано на перевозку 500 пассажиров. В момент катастрофы на его борту находилось более 1000 человек. Число жертв превысило 500 человек.

1987 г. «Геральд оф фри Энтерпрайз», Великобритания. Опрокинулся при выходе из порта Зеебрюгге, погибло 193 человека. Потеря остойчивости из-за попадания воды на автомобильную палубу, носовые двери которой были не закрыты: «один из очевидцев катастрофы, бельгийский моряк, описал, как паром буквально рванулся к выходу из гавани, «заглатывая широкой пастью незакрытых ворот морские волны, врывавшиеся на грузовую палубу, не имевшую переборок».

1987 г. 20 декабря. Близ острова Мариндуке произошло столкновение филиппинского парома «Дона Паз» с танкером «Вектор». В результате взрыва и пожара нефти оба судна затонули через 20 минут. Число погибших составило 4375 человек, и, вероятно, это еще заниженная цифра (!)

#_710.jpg

Менее чем через год гибнет еще один филиппинский паром — «Дона Мэрилин», а с ним более трехсот пассажиров и матросов. Через семь недель после этой трагедии мир узнает о гибели парома «Розалия» с 400 пассажирами.

1990 г. Паром «Скандинавиен Стар» затонул в Скагерраке. Погибло 158 человек.

1991 г. Гибель египетского морского парома «Салем экспресс». 450 погибших. В том же году затонул итальянский паром «Моби принс». 140 человек.

1994 г. Гибель парома «Эстония» из-за разрушения крепления носовых ворот во время шторма. Погибло около 852 человека.

#_72.jpg_0

Согласно официальному заключению эстонско-финско-шведской комиссии, причиной гибели парома стали недостатки в конструкции судов типа «Ролкер» (также называемые «ro-ro»).

2008 г. Гибель филиппинского парома «Принцесс оф зе страз». Более 800 погибших [63]Интернет-источника. Большая часть информации принадлежит Л.Скрягину «300 катастроф, которые потрясли мир».
.

Системные ошибки

Эти ошибки могут быть также названы конструкторско-онтологическими. Еще точнее было бы назвать их «чисто инженерными», имея в виду, что в данном случае именно инженер «неправильно инженерил в своей инженерне». Для этого типа ошибок характерно сочетание неоптимальной идеологии проекта и конкретных конструкторских просчетов, вследствие чего созданная техническая система получила ряд «врожденных пороков», нарушающих выполнение ею базовой функции и делающих ее небезопасной в эксплуатации.

Космические корабли типа «Аполлон»

Конечно, называть онтологически ошибочным и конструктивно неудачным космический корабль, который предоставил Человечеству возможность прикоснуться к Луне, не принято. Но как иначе назвать конструкцию, надежность которой по официальным заявлениям не превышает 99 %? И в Командном, и в Лунном модуле «Аполлона» защита от радиации фактически отсутствует, а резервирование по жизнеобеспечению минимально. Двигатель Лунного модуля и система управления им ненадежны. Программа полета предусматривает обязательную перестыковку Лунного модуля после выхода на траекторию полета к Луне, поскольку запас прочности Лунного модуля не позволяет ему находиться в рабочем положении во время вывода корабля на орбиту.

Практически все эти проблемы — инженерно-онтологические: при принятых политических решениях корабль создавался на пределе, резервы веса, места, времени для отработки альтернативных вариантов практически отсутствовали.

Ситуация усугубилась тем, что в спешке был принят ряд необоснованных чисто-конструкторских решений. Крайне неудачным выбором была кислородная атмосфера корабля, что привело к гибели (на Земле) «Аполлона-1» и его экипажа: Вирджила Гриссома, Эдварда Уайта и Роджера Чаффи.

На кораблях серии «Аполлон» использовалась атмосфера, состоящая из чистого кислорода при пониженном давлении. Её предпочли близкой к воздуху по составу кислородно-азотной газовой смеси, так как чистый кислород давал выигрыш по массе: из-за пониженного давления герметичная конструкция корабля становилась существенно легче, из-за простого состава среды упрощалась и облегчалась система жизнеобеспечения. Кроме того, упрощался и убыстрялся выход в открытый космос. Во время полёта в вакууме рабочее давление в кабине составляло примерно 0,3 атм. Однако во время тренировок на земле и при подготовке к старту использовать пониженное давление внутри кабины было нельзя, так как корабль был рассчитан на избыточное давление изнутри, а не снаружи. Фактически, во время тренировки 27 января давление кислорода внутри корабля было даже выше атмосферного.

Первоначально для тренировок и на старте предлагалось использовать кислородно-азотную смесь, но НАСА отклонило это предложение. Мотивировалось это тем, что для осуществления такого решения потребуется дополнительное оборудование и, кроме того, кабина может быть случайно заполнена азотом, что создаст опасность для астронавтов. У НАСА имелся большой опыт работы с кислородной атмосферой (она использовалась на кораблях «Меркурий» и «Джемини»), поэтому специалисты считали такое решение безопасным. Однако расследование, проведенное после катастрофы, показало, что некоторые материалы (в частности, застёжки-липучки), вполне безопасные в обычном воздухе или в кислородной атмосфере при пониженном давлении, становятся крайне пожароопасными при большом давлении кислорода.

Непосредственной причиной возгорания, вероятно, послужила искра или короткое замыкание в электропроводке. Комиссия, проводившая расследование, выявила несколько потенциально опасных мест в конструкции корабля. После возгорания огонь распространялся очень быстро и повредил скафандры астронавтов. Сложная конструкция люка и его замков не позволила экипажу при сложившихся обстоятельствах спешно открыть люк изнутри. Комиссия установила, что астронавты погибли от отравления продуктами горения через 14 секунд после начала пожара.

Чудом выжил экипаж «Аполлона-13», на котором во время полета к Луне произошел взрыв кислородного бака и выход из строя двух топливных элементов [64]С.Переслегин «Усталость металла» и Интернет-источники.
.

Ракета носитель Н1

Неоптимальное решение установить на носитель кислородно-керосиновые двигатели недостаточной мощности привело к созданию исключительно сложной конструкции: 30 двигателей первой ступени, 8 — второй, 4 — третьей, по одному двигателю несли четвертая и пятая ступень. 44 двигателя на одном носителе — несомненно, перебор :-). Для полноты счастья электроника Н1 была переведена на переменный ток (до этого все космические системы запутывались от батарей постоянного тока), что вызвало множество проблем.

«Было проведено четыре пуска, все неудачные. Хотя на отдельных стендовых испытаниях двигатели показали себя достаточно надёжными, большинство возникавших проблем с носителем было вызвано вибрацией, гидродинамическим ударом (при выключении двигателей), разворачивающим моментом, электрическими помехами и другими неучтёнными эффектами, вызванными одновременной работой такого большого количества двигателей и большой размерностью носителя. Эти трудности было невозможно выявить до полётов ввиду того, что ради экономии средств не были созданы дорогостоящие наземные стенды для динамических и огневых испытаний всего носителя или первой ступени в сборе. Как результат, весьма большие и сложные изделия испытывались сразу в полёте. Такой спорный подход, ранее с переменным успехом применявшийся только к намного меньшим по размерам и несравнимо более простым по устройству баллистическим ракетам, привел к череде аварий».

При втором запуске автоматика аварийно отключила все двигатели, в результате чего ракета упала на стартовый стол и повредила его. После этой катастрофы система управления блокировалась на 50 секунд, чтобы при любом развитии событий двигатели успели увести ракету от стартового стола. Напрашивается вопрос: неужели и это нельзя было предусмотреть заранее?

При четвертом запуске «ракета пролетела без замечаний 106,93 секунд до высоты 40 км, но за 7 секунд до расчетного времени разделения первой и второй ступеней произошло практически мгновенное разрушение насоса окислителя двигателя № 4, которое привело к ликвидации ракеты. Теоретически, энергоресурсов ракеты было достаточно, чтобы преждевременно отделить первую ступень и обеспечить нужные параметры выведения за счет работы верхних ступеней. Однако система управления не предусматривала такой возможности» [65]Википедия. По материалам книги Б.Чертока «Ракеты и люди».
.

Космические корабли типа Спейс Шаттл

С 1981 года началась эксплуатация системы «Space shuttle», создание которой было начато еще при «Аполлоне» и фон Брауне. Конструктивная идеология «Челноков» относилась к эпохе «Лунной гонки»: подобно английским линейно-легким крейсерам сери «Фьюриес», «Шаттлы» вошли в строй, когда сражение, ради которого они проектировались, давно закончилось. Как и «Фьюриесы», «челноки» оказались «белыми слонами» — в новых исторических условиях перед ними не было задач, оправдывающих высокие эксплуатационные расходы и низкую надежность кораблей.

Первоначальный замысел предусматривал Постройку шести «шаттлов» и двух аппаратов принципиально нового типа. Речь шла об орбитальных «космических буксирах» с двигателями на ионной тяге. «Буксиры» предназначались для перевода «челноков» с низкой круговой орбиты на геостационарную орбиту, а при необходимости — и на селеноцентрическую. Система «Space shuttle» + «Space tow» была прекрасным инструментом для освоения Луны. Велись эскизные проработки и по Марсу.

В реальности, однако, ни один «Шаттл» не побывал даже на высокой околоземной орбите, не говоря уже о прочих воздушных замках. «Буксиры» были сначала отложены, а затем и вовсе исключены из программ НАСА, флот «Челноков» создавался более десяти лет и так никогда и не достиг «штатной» численности в шесть аппаратов.

Как результат, США получили сложный, дорогой и небезопасный в обращении аппарат, способный доставить в космос 6–8 человек и 29,5 тонн груза.

В «третью эпоху» пилотируемой космонавтики такие возможности были избыточны: «нормальный» экипаж долговременной космической станции — это 2–3 человека.

1986 г. был потерян первый «Шаттл» — «Челленджер». 1 февраля 2003 г. та же судьба постигла «Колумбию». Из пяти находящихся в эксплуатации «челноков» разбилось два — 40 %.

Катастрофы «Эрбасов».

Эти «постиндустриальные самолеты» выполнены в идеологии максимальной экономичности и сокращения влияния человеческого фактора. В результате они оказались перегружены автоматикой и компьютерными системами. «Сократив экипаж, специалисты концерна были принуждены максимально автоматизировать летные операции. Фактически, пилоты «самолетов нового поколения» не управляют самолетами, а лишь переключают бортовые компьютеры с одной стандартной процедуры на другую. Понятно, что это делает пассажиров заложниками надежности автоматических систем управления и их программного обеспечения».

Это усугубляется низким качеством летного персонала: современные летчики имеют столь незначительный опыт собственно пилотирования, что при выходе из строя (или отключении) автоматики они допускают фатальные ошибки при выполнении простейших маневров.

Кроме того, большинство модификаций Airbus, имеют неоптимальные аэродинамические характеристики на больших углах атаки.

Краткий перечень катастроф самолетов Airbus, вызванных проблемами в работе автоматики или проблемами взаимодействия экипажа и автоматики:

26 июня 1988 г., А-320-311, Франция, демонстрационный полет на авиашоу. Выполняя серию пролетов над полосой на малой высоте, пилот слишком снизился и не успел перевести двигатели по взлетный режим. Попытка приподнять машину на ручном управлении была блокирована автоматикой по причине превышения максимального угла атаки. Самолет столкнулся с деревьями и сгорел, погибло три человека.

14 февраля 1990 г., А-320-231, Индия, посадка. Неправильный выбор экипажем процедуры посадки (режим свободного снижения, вместо режима управления вертикальной скоростью). Экипаж потерял «чувство машины» и не отреагировал на предупреждение радарной системы о малой высоте полета. Погибло 92 человека.

20 января 1992 г., А-320-111, Франция, посадка. Неверно установленная система режима полета привела к слишком быстрому снижению, что было не замечено экипажем. Экипаж ошибочно установил скорость снижения 3300 фт/мин (16 метров в секунду) вместо угла снижения 3.3 градуса. Погибло 87 человек.

14 сентября 1993 г., А-320-211, Польша, посадка. Легкое касание полосы бортовой компьютер не идентифицировал как посадку, посему отказался включить реверс и спойлеры, самолет не остановился на полосе и был разрушен, погибло два человека.

26 апреля 1994 г., А-300B4-622R, Япония, посадка. Пилот перепутал процедуры, случайно включив режим ухода на второй круг. Экипаж отключил автоматическое управление двигателями и снизил тягу. Произошел конфликт процедур, в результате стабилизатор перевелся в крайнее положение, соответствующее режиму крутого подъема. Самолет потерял скорость и упал на ВПП, погибло 264 человека.

30 июня 1994 г., А-330-321, Франция, показательный полет. Самолет разбился при демонстрации процедуры взлета с отказавшим двигателем. В ходе симуляции отказа двигателя произошла неожиданная (для экипажа, состоявшего из летчиков-испытателей концерна) смена процедуры на режим набора высоты, в котором не была предусмотрена защита по предельному углу атаки. Погибло 7 человек.

31 марта 1995 г., А-310-324, Румыния, взлет. Сразу после взлета была включена процедура набора высоты. Мощность левого двигателя снизилась, в то время как правый продолжал давать тягу отрыва, вследствие отказа системы автоматического управления мощностью. В результате асимметрии тяги самолет вошел в крен, не предусмотренный стандартной процедурой подъема (но легко парируемый в ручном режиме: в конце концов, самолеты Airbus сертифицированы для полета при полностью отказавшем двигателе). Когда крен достиг 170 градусов, самолет столкнулся с землей. Погибло 60 человек.

16 февраля 1998 г., А-300-622R, Тайвань. Катастрофа при посадке в аэропорту Тайпэя. Автопилот отключился или по какой-то причине был отключен экипажем. Приняв решение уйти на второй круг, пилоты настолько «перетянули» штурвал, что угол атаки достиг 40 градусов. Аэробус набрал триста метров высоты, естественно потерял скорость, вошел в пикирование, «влетел на рисовое поле, где и взорвался». Погибли 196 человек на борту самолета и 7 человек на земле.

11 декабря 1998 г., А-310-204, Таиланд, посадка. В условиях плохой видимости самолет не смог набрать высоту после третьей попытки посадки и упал на рисовое поле. Отказ двигателя или нехватка запаса мощности. Погиб 101 человек.

23 января 2000 г., А-310-304, Кения, взлет. Упал в Атлантический океан через три минуты после взлета. Отказ двигателя и/или автоматики. Погибло 169 человек.

23 августа 2000 г., А-320-212, Бахрейн, посадка. При попытке уйти на второй круг машина упала в море. Вероятный отказ автоматики. Погибло 143 человека.

1 июня 2009 г. А330-200 упал в Атлантический океан из-за отказа датчика скорости, сбоя автоматики и ошибок пилотов. Погибло 228 человек. «Одной из причин стала Поломка датчика скорости самолета и последовавшая в результате потеря высоты полета. Поломка не дала возможности пилотам своевременно отреагировать на сложившуюся ситуацию.

Одновременно, по результатам анализа записи «черных ящиков», в момент поломки в кабине находился только второй пилот самолета. Командир экипажа покинул кабину, чтобы отдохнуть. После того, как самолет стал терять высоту, командир вернулся в кабину, но не сумел своевременно отреагировать на обстановку».

Включим в этот список «эрбасов» и один Боинг-757, который 2 октября 1996 г. упал в океан через 28 минут после вылета из Лимы, Перу. Погибло 70 человек Оказалось, что сенсорные приборы были покрыты защитной пленкой, которую забыли снять рабочие, делавшие плановый ремонт систем самолета, что вызвало отказ приборов. Экипаж не мог верно определить скорость и высоту полета, что в условиях отсутствия наземных ориентиров, ночью и над водой привело к тому, что самолет врезался в воду. Виновный рабочий предстал перед судом, обвинен в непредумышленном убийстве и получил 2 года тюрьмы. Однако его оплошность не заметил никто из других лиц, включая капитана [66]Составлено по Интернет-публикациям.
.

Ошибки незнания

Это конструктивные ошибки, то есть врожденные пороки в конструкции технической системы. В данном случае, однако, ответственность не может быть возложена на инженера-проектировщика, поскольку он столкнулся с неисследованным, ранее неизвестным явлением, которого не мог предвидеть.

Катастрофы «Комет»

Серия катастроф, произошедших в 1950-х годах с первыми в мире реактивными пассажирскими самолетами de Havilland Comet I, вызванные усталостью металла при циклических нагрузках. Самолеты просто разваливались в воздухе.

2 мая 1953 г. «Комета» разбилась через 6 минут после взлета из аэропорта Дам-Дам (Индия). Катастрофа произошла в условиях сильной грозы. Отказ обеих плоскостей руля высоты из-за усталости металла.

10 января 1954 г. «Комета» разрушилась в воздухе и упала в море около острова Эльба.

8 апреля 1954 г. «Комета» разрушилась в воздухе и упала в море у побережья Италии. После этой катастрофы «комета-1», как пассажирский самолет, в воздух больше не поднималась.

Интересно, что столетием ранее по причине усталости металла происходили катастрофы поездов (разумеется, при совершенно других нагрузках на материал): 8 мая 1842 года между Парижем и Версалем произошла тяжелая катастрофа более чем с 50 погибшими, включая известного исследователя и путешественника Дюмона-Дюрвиля с семьей. Причина — сход паровоза с рельс, вызванный изломом оси из-за усталости металла.

По мнению авторов книги, катастрофа космического корабля Space shuttle «Колумбия» также была вызвана усталостью металла.

Источники, прежде всего американские, обращают внимание на повреждение теплозащиты «Колумбии» при взлете — та самая изолирующая пена, упавшая на левое крыло. По официальным данным в этот момент «шаттл» потерял» одну плитку теплозащиты. Впрочем, уже появилась версия, согласно которой отвалился кусок теплозащиты 76 на 19 см.

Между тем, до катастрофы инцидент на старте не вызвал ни у кого ни малейшей тревоги. «Колумбию» не осматривали в космосе. На посадку она заходила по штатной, а не «щадящей» траектории. Первые известия о росте температуры левого крыла не вызвали серьезного беспокойства (это, впрочем, можно объяснить тем, что возможность что-то предпринять была уже минимальной).

Каждую посадку, включая первую, когда аппарат исследовался очень тщательно, «шаттл» терял некоторое количество плиток теплозащиты. Это явление никогда не считалось нормальным, но особого беспокойства не вызывало: по расчетам серьезные проблемы могли начаться после разрушения 20 % теплозащитного покрытия. Это — не одна, не две и не десять плиток.

Но, может быть, самое серьезное возражение против версии: авария на старте — повреждение теплозащиты — разрушение «Шаттлы», — содержит график роста температуры. Вернее то обстоятельство, что датчики выходили из строя раньше, нежели перегревались, из чего приходится сделать вывод, что деформации в крыле опережали перегрев, а не следовали за ним.

«Шаттл» в ходе цикла «взлет-посадка» испытывает огромные аэродинамические нагрузки в сочетании с очень сильным нагревом. Развитию усталостных микротрещин способствуют также вибрации. Наконец, испытаний «челнока» на «усталость металла», подобных тем, которые делали английские специалисты в связи с «кометами», никогда не проводилось.

Космический корабль был стар. Он находился в эксплуатации более 20 лет и совершал 28 полет. Считается, что «шаттлы» были рассчитаны на 100 полетов, но никаких доказательств этому нет. Да и быть не может: те же источники говорят о девятилетнем гарантийном сроке, что соответствует ежемесячным стартам. Последнее невозможно физически — по условиям подготовки стартового комплекса.

Ремонт и реконструкция привела, вероятно, к некоторой модернизации компьютерных систем «шаттла», скорее всего, перебрали двигатели и трубопроводы. Но несущие детали корпуса нельзя ремонтировать. Их можно только менять целиком. А это означает собрать новый «челнок», используя некоторые детали старого.

Инцидент на старте привел к некоторому повреждению обшивки крыла и повышению его аэродинамического сопротивления. На посадке корпус корабля подвергся значительным, а в данном случае еще и несимметричным аэродинамическим нагрузкам, которые нарастали по мере вхождения в плотные слои атмосферы.

В 8.53 началась деформация конструкции левого крыла «шаттла», что было обозначено обрывом первого датчика. В процессе снижения и торможения нагрузки на крыло усиливались, а его аэродинамическое сопротивление (в связи с повреждением обшивки) медленно увеличивалось. Появился крен, который компьютер попытался выправить. Эта коррекция увеличила нагрузку и ускорило деформацию несущих конструкций. В 8.58 рвется еще несколько электрических кабелей. В связи с изменением формы крыла плитки теплозащиты расходятся, между ними возникают зазоры, что и приводит к прогрессирующему (хотя и не чрезмерно быстро) нагреву крыла и корпуса.

В 8.59. ситуация становится катастрофической, повреждена гидросистема шасси (именно так следует толковать сообщения телеметрии о «потере давления»). В 9.00 наступает разрушение корпуса. Поскольку к этому моменту должна была быть нарушена герметичность ряда трубопроводов, разрушение могло быть ускоренно взрывом — гидразина в маневровых двигателях или даже гидросмеси [67]С.Переслегин «Усталость металла»
.

Конструктивные ошибки

Ошибки в конструкции технической системы, за которые полную ответственность несет инженер, который в этом случае мог и был обязан предусмотреть последствия принимаемых им решений.

Разрушение технических объектов из-за недоучета ветрового и снегового давления

Обрушение железнодорожного моста через Ферт-оф-Тэй:

Мост через Ферт-оф-Тей был спроектирован известным инженером Томасом Баучем, который за него был посвящён в рыцари. Имел решёточную структуру и был сделан из обычного и ковкого чугуна. Первый локомотив прошёл по мосту 22 сентября 1877 и после завершения в начале 1878 года мост через Тей стал самым длинным в мире (3264 м). Для регулярного движения мост был открыт 1 июня 1878 года.

Вечером 28 декабря 1879 года в 19:15 из-за штормовых ветров произошло обрушение центральных пролётов моста. Проходивший по нему в тот момент поезд, на котором ехали 75 человек, оказался в ледяной воде реки Тей. Все пассажиры погибли, включая зятя самого Томаса Бауча. Последующее разбирательство выявило, что конструкция моста не могла вынести сильных ветров. Бауч не пережил случившегося и после расследования умер 30 октября 1880 года.

Катастрофы Трансвааль-парка и Басманного рынка в Москве:

«Трансвааль-парк», представлявший собой многоуровневое пятиэтажное здание, в плане имеющее форму китового хвоста, был построен по проекту архитектурной мастерской «Сергей Киселёв и партнеры», инженер — Нодар Канчели. Заказчиком и инвестором строительства выступило ЗАО «Европейские технологии и сервис», привлекшее кредит Сбербанка в размере 33 млн. долларов. Подрядчиком стала турецкая компания «Кочак Иншаат Лимитед» (Koзak İnşaat Ltd), которая уложилась в рекордно короткие сроки, построив «Трансвааль-парк» за полтора года.

14 февраля 2004 года примерно в 19:15 МСК произошло обрушение крыши аквапарка. Число погибших составило 28 человек, в том числе 8 детей, травмы различной степени тяжести получили 193 человека (в том числе 51 ребёнок).

23 февраля 2006 г. обрушились перекрытия Басманного рынка, спроектированные тем же Нодаром Канчелли (официально объявленная причина катастрофы — нарушения при эксплуатации здания). Погибло 66 человек.

Чернобыльская катастрофа 26 апреля 1986 г. — Просчет в конструкции стержней аварийной защиты

Мы, отнюдь, не склонны считать реакторы РБМК спроектированными с онтологическими ошибками. В условиях, когда Советский Союз не мог производить корпуса мощных реакторных установок в необходимом количестве канальная технология, несомненно, была лучшим из возможных решений. Ставить в вину конструкторам катастрофу 26 апреля 1986 г. нельзя: трудно было предвидеть, что операторы — с прямого и официального разрешения руководства последовательно нарушат все эксплуатационные требования, начиная от недопустимости отключения нескольких ступеней аварийной защиты и заканчивая требованиями по числу регулирующих стержней в активной зоне.

Но все же, «люди сделали, а реактор позволил». Было крайне странным и, несомненно, ошибочным проектировочным решением делать стержни аварийной защиты с графитовыми законцовками. «Реактор РБМК имел одну занятную конструктивную особенность: его стержни аварийной защиты поглощали нейтроны только в средней своей части — пять метров из семи. Концы были полые, а нижние концевики — графитовыми. Поэтому, когда стержни погружались в активную зону, вначале из технологических каналов вытеснялась вода, затем в зону входил графит и лишь потом — поглощающий материал. Таким образом, непосредственно в момент включения защиты происходил короткий всплеск мощности, и лишь затем она начинала падать».

Мелкая ошибка?

Но она и стала той соломинкой, которая сломала хребет верблюду. «По мере запаривания технологических каналов, температура в активной зоне росла, и реактор разгонялся. В этой ситуации А.Акимов включил аварийную защиту, в результате все управляющие стержни одновременно пошли вниз.

Это произошло в 1.23.40.

В 1.23.43. проходят разовые команды «Превышение мощности», «Уменьшение периода разгона реактора». Растет давление в первом контуре. По этим командам должна включаться аварийная защита, но она уже включена, а подача холодной воды системы САОР технологически заблокирована (задвижками, которые в несколько секунд не откроешь). Воздействовать на реактор операторам нечем.

Начался разгон на мгновенных нейтронах.

Разрушение и деформация технологических каналов привела к тому, что управляющие стержни заклинило. Все и сразу».

Гибель экипажа Союза-11

Еще одна мелкая техническая ошибка, приведшая к трагическим последствиям.

30 июня 1971 г. при посадке погибли космонавты Г.Добровольский, В.Волков, В.Пацаев. Причина гибели людей была установлена сразу — разгерметизация. Была понятна и причина разгерметизации — нештатное открытие «дыхательного клапана». Этот клапан был поставлен на тот маловероятный случай, если после приземления аппарат окажется «люком книзу», и экипаж не сможет самостоятельно покинуть СА — для того, чтобы обеспечить доступ в корабль земного воздуха. Но, вот, почему открылся клапан, неизвестно до сих пор. Сигнал на его открытие пришел, как и положено, на высоте 3 км. Сам клапан был в полном порядке — его подвергли полному циклу испытаний в барокамере, и он нормально работал. Ни до, ни после катастрофы «Союза-11» каких-либо проблем с «дыхательным клапаном» не возникало.

Инженерная проблема заключается в том, что этот клапан не был нужен вообще.

Катастрофы самолетов из-за недостатков конструкции

Ограничимся здесь катастрофами самолетов Lockheed 188A Electra, вызванными флаттером, и катастрофами, вызванными с отказом запорных механизмов грузового люка.

29 сентября 1959 г. Lockheed 188A Electra разбилась под Баффало, штат Техас. Причина — отрыв левого крыла в полете. Конструктивная ошибка привела к саморазвитию осцилляции (крутящей моды), наводимой вращением пропеллера, и флаттеру, что вызвало отделение крыла. 48 погибших.

17 марта 1960 г. по той же причине разбился еще один самолет, да и в отношении некоторых других трагических случаев с «Электрой» есть подозрение, что флаттер крыла сыграл в них свою роль.

3 марта 1974 года под Парижем разбился ДС-10 «Турецких авиалиний» Погибло 346 человек. Неверная конструкция замка грузовой двери. Неверно понятая турецкими специалистами инструкция по устранению дефекта. Невнимательность бортинженера при подготовке самолета к взлету. В результате на высоте трех километров дверь открылась, была оторвана воздушным потоком, повредила стабилизаторы и двигатель. Но самолет и людей погубило даже не это. Взрывная декомпрессия привела к тому, что пол кабины разрушился, при этом была полностью выведена из строя гидросистема. В принципе, о такой возможности конструкторы «Дугласа» думали, но неправильно рассчитали систему клапанов, уравнивающих давление. Еще одна инженерная «мелочь».

Другие катастрофы по причине потери грузовых дверей:

4 апреля 1975 года. Сайгон. C-5 Galaxy. Погибло 135 человек — вьетнамских детей-сирот.

24 апреля 1989 г. После вылета из Гонолулу Boeing B-747-122, летевший по маршруту Лос-Анджелес (США) — Сидней (Австралия), потерял плохо закрытую дверь переднего багажного отделения. Произошла взрывная декомпрессия и потеря тяги двигателей #3 и #4. Девятерых пассажиров выбросило наружу, и они погибли в океане. Самолет удачно приземлился. Причиной послужил выход из строя индикатора закрытой двери или поломка электросистемы этой индикации, что привело к введению замка двери в незакрытое положение после закрывания дверей перед взлетом при индикации, что дверь закрыта.

Технические и эксплуатационные ошибки

Здесь речь идет не столько об ошибках инженеров-проектировщиков, сколько о разгильдяйстве технического персонала эксплуатирующих компаний

— тоже инженеров, кстати. Впрочем, без вины проектанта, как правило, тоже не обходится.

Фукусима

11 марта 2011 года в 8.46 по московскому времени у берегов Японии, в 130 км от побережья префектуры Мияги, по-видимому, в заливе Сендай произошло землетрясение, магнитудой около 9.

Землетрясение привело к аварийной остановке ряда ядерных реакторов. При этом реакция деления останавливается, станции остаются без электричества для собственных нужд, но в стержнях продолжается остаточное тепловыделение. Чтобы отводить тепло, реакторные установки на воде под давлением и на кипящей воде нуждаются в принудительной циркуляции теплоносителя (воды). Как правило, в случае аварии циркуляционные насосы запитываются от внешней сети. Но в данном случае опоры были повреждены, генерирующие мощности вышли из строя, а внешней электроэнергии не было. Это предусмотрено: каждый энергоблок оснащается резервными дизель-генераторами «на самый крайний случай». По официальным японским заявлением генераторы были выведены из строя волной цунами. Скорее всего, как это обычно случается, в критический момент генераторы просто оказались неисправны или не были готовы к пуску, например, из-за отсутствия горючего.

Реакторы могли выдержать без охлаждения 24 часа, но за это время подать воду не удалось. В результате начался разогрев активной зоны с полным или частичным ее расплавлением.

«Кореец нам сказал, что нечего строить АЭС почти на уровне океана (при систематических угрозах цунами), нечего экономить на безопасности: у них в Корее нет ни одного блока без пассивных систем безопасности, и они обязывают эксплуатирующие компании постоянно вкладываться в их совершенствование, да и по сейсмике их станции рассчитаны на максимально возможную для региона силу, а не статистически вероятную и коммерчески выгодную — так, например, Фукушима была спроектирована и построена на уровень землетрясения 7–7,5 баллов, да еще и 40 лет назад, а было-то 9!».

Авиационные происшествия

Их очень много, здесь дана некоторая классификация.

Усталость металла. В данном случае речь идет явлении, уже вполне изученном и контролируемом, причем контроль вменяется в обязанность специалистам по наземному обслуживанию. Тем не менее…

25 мая 1979 г. в Чикаго разбился ДС-10, погибло 273 человека. После профилактического ремонта двигатели были установлены со значительными механическими напряжениями. Это привело к быстрому развитию усталостных трещин, которые не были замечены. При взлете двигатель вместе с пилоном оторвался от крыла, повредив гидросистему. Это привело к самопроизвольному убору предкрылок, что не было замечено экипажем из-за массированного обесточивания предупреждающих систем. Самолет разбился вследствие срыва потока на поврежденном крыле.

19 июля 1989 г. Еще один ДС –10 разбился при Попытке сесть в городе Сиу Сити, Айова. Усталостная трещина в двигателе привела к взрывному разрушению компрессора и отказу гидравлики. Погибло 111 человек.

Повреждение покрышек шасси стало причиной гибели нескольких пассажирских самолетов. В частности:

4 сентября 1963 г. Дурренаш, Швейцария. Погибла «Каравелла» и 80 человек вместе с ней. Перед вылетом из аэропорта Цюриха пилот без разрешения проехал половину пути по взлетно-посадочной полосе, чтобы выбраться из тумана. Затем самолет отправился назад к началу полосы, разогнался и взлетел, разбившись через 10 минут после взлета в 15 милях к западо-юго-западу от Цюриха. Торможение колес, применявшееся при длительном рулении по полосе привело к перегреву тормозных колодок, что послужило причиной расслоения обода колеса и взрыву баллона камеры. Разрыв воздушного баллона повредил топливопровод и послужил причиной пожара и последующей потере управляемости.

31 марта 1986 г. в Мексике разбился Boeing B-727. После взлета в отсеке шасси взорвалась перегретая шина, повредив гидравлическую и электрическую системы. 167 человек.

11 июля 1991 г., Джидда, Саудовская Аравия. После взлета экипаж ДС-8 сообщил о пожаре в отсеке шасси. Самолет разбился при попытке вернуться в аэропорт. Выход из строя гидравлической и электрической систем, после того, как разгорелся пожар, вызванный перегревом покрышек шасси. 261 человек.

25 июля 2000 г. под Парижем разбился Конкорд. Предварительное расследование показало, что при разбеге шасси самолета задело небольшую металлическую деталь, потерянную взлетавшим за несколько минут до этого DC-10. Лопнувшая шина повредила топливный бак, образовалась течь топлива, которая вызвала пожар. При этом отключились двигатели № 1 и № 2, что привело к потере управления.

Коррозия и протечки в туалете . Да, по этой причине гибнут самолеты и люди. Причем статистика катастроф выше, чем вызванных непогашенной сигаретой.

2 октября 1971 г. В Западной Фландрии разбился Vickers Vanguard 951, погибло 63 человека. Рули высоты и хвостовое оперение были повреждены при разрушении перегородки, удерживавшей давление в салоне. Перегородка была ослаблена коррозией, возникшей предположительно из-за протечки в туалете

16 апреля 1985 г. В крейсерском полете на высоте около 11 км. был услышан громкий шум, сопровождающийся сильнейшей встряской. Двигатель № 3 отделился от самолета. Поврежденное кольцо уплотнения привело к протечке отходов из переднего туалета сквозь клапан. Вытекло четыре галлона жидкости, которые примерзли на наружной стороне обшивки, а затем отвалились и сбили двигатель. Обошлось без жертв.

18 марта 1997 г. под Черкесом разбился чартерный Ан-24, погибли все 50 человек. Самолет был настолько изъеден коррозией и усталостными трещинами, что развалился в воздухе после того, как кто-то резко хлопнул дверью туалета.

Мелкие недостатки в конструкции.

Например, 5 июля 1970 г. Канадский ДС-8 заходил на посадку в Торонто. Когда самолет находился на высоте нескольких метров над полосой, были случайно выпущены спойлеры. «Дуглас» потерял скорость, ударился о полосу, потерял двигатель № 4. Командир экипажа принял решения поднять самолет и уйти на второй круг, но во время этого маневра самолет взорвался (вероятно, из-за повреждения трубопроводов). Погибло 109 человек.

Случайный выпуск спойлеров произвел второй пилот, когда самолет еще находился в воздухе. Неудачный дизайн позволял одной ручкой совершать две разные задачи (поднять ручку для подготовки и вытянуть для выпуска). После катастрофы компания McDonnell Douglas отрицала наличие недостатков дизайна, а FAA решила выпустить специальную директиву с требованием размещения соответствующих предупреждений на всех самолетах DC-8. После еще двух или трех происшествий по аналогичной причине была выпущена директива с требованием установить замок безопасности.

Или, 11 ноября 1947 года в Геллапе, Нью-Мексико разбился ДС-6. Экипаж производил перекачку топлива (возможно, случайно) из дополнительных баков № 4 в дополнительные баки № 3, но процесс перекачки не был вовремя остановлен, и бак № 3 переполнился. Бензин залился в систему вентиляции бака № 3, вышел из этой системы и был захвачен проходившей рядом с его потоком струей отработанных газов, использовавшихся в системе обогрева салона. При включении этой системы произошел взрыв и пожар. Погибло 25 человек.

Эта история имела предшественника (инцидент 24 октября того же года, погибло 53 человека) и совершено нетривиальное следствие.

17 июня 1948 года ДС-6, выполняющий рейс из Чикаго в Нью-Йорк разбился в Пенсильвании после пожара в багажном отсеке. В ответ на пожарную тревогу экипаж использовал в багажном отсеке углекислотные огнетушители. Когда нос самолета был наклонен книзу с целью экстренного снижения, более тяжелая, чем воздух, углекислота проникла в кабину экипажа и отравила пилотов. Самолет при падении врезался в линии высоковольтных электропередач, а затем в склон холма. Погибло 43 человека.

Углекислотные огнетушители были установлены по требованию FAA после пожаров на ДС-6 24 октября и 11 ноября 1947 года. Компания Дуглас знала об опасности углекислоты для экипажа, поскольку во время испытательных полетов углекислота фактически отравила одного из пилотов. Соответствующие отчеты были даны FAA. Но агентство добавило пункт с предупреждением в инструкцию. И — только.

Две катастрофы, вызванные недостатками даже не в конструкции самолета, а в инструкции по эксплуатации:

26 мая 1991 г. в Таиланде разбился Boeing B-767, погибло 223 человека. Через двенадцать минут после взлета экипаж получил предупреждение от системы REV ISLN о том, что дополнительный сбой системы может вызвать включение реверса двигателя № 1. Никаких действий предпринято не было, так как в полетной инструкции было сказано: «Действий не требуется». Прямо перед выходом на уровень FL310 (9.300 м) включился реверс двигателя № 1. Самолет потерял скорость, вошел в высокоскоростное пикирование, развалился на высоте 4000 фт. и упал в джунгли. Сбой изоляционного клапана механизма реверсирования.

31 октября 1994 г. от обледенения упал ATR-72, летевший из Индианополиса в Чикаго. Погибло 68 человек. В полетной инструкции не хватало адекватной информации о влиянии обледенения на устойчивость и характеристики управляемости самолета.

И, пожалуй, самая оригинальная катастрофа в списке мелких недостатков в конструкции. 29 декабря 1972 года полностью исправный Lockheed L-1011 TriStar1 заходил на посадку в Майями, Флорида. В кабине самолета перегорела лампочка индикатора выпуска шасси. Экипаж так увлекся этой проблемой, что случайно отключил автопилот. Не было ни звукового ни светового сигнала, а предупреждение о близости земли не сработало, поскольку шасси нормально вышли и встали на замок. В отсутствии наземных ориентиров ночью самолет снижался, пока не столкнулся с землей. Погибло 99 человек.

Мелкие ошибки в предполетной подготовке.

1 марта 1962 г. в Нью-Йорке разбился B-707 (95 погибших). Отказ системы управления рулем поворота. Причиной было применение при производстве самолета нестандартного инструмента для нанесения изоляции на электросистему руля поворота, что привело к повреждению проводов и к последовавшему после взлета короткому замыканию.

5 марта 1967 г. Марсель, штат Огайо, США. Convair CV-580 разбился после того, как в полете разрушился правый пропеллер — оторвались все четыре лопасти, причем одна из них пробила фюзеляж и разрушила тяги управления. Расследование показало, что при производстве воздушного винта была пропущена стадия нитрования, что не было обнаружено контролем качества

11 сентября 1991 г. Игл Лейк, Техас. Embraer 120RT потерял в полете горизонтальный стабилизатор. Не хватало сорока семи болтов из тех, которые должны были крепить верхнюю поверхность его ведущей кромки.

Самая тяжелая катастрофа по причине мелкого нарушения инструкции по ремонту (с ведома фирмы-изготовителя). Boeing B-747 упал 12 августа 1985 г в Японии, из 524 человек выжило четверо. После взлета, на высоте 8 км произошло разрушение удерживающей давление в салоне перегородки. Вышли из строя все гидравлические системы, и самолет управлялся только тягой двигателей. При попытке ввернуться в аэропорт Ханеда самолет столкнулся с горой. Причиной послужили недостатки ремонта перегородки, проведенного Боингом в 1978 году.

Особенности функционирования Человеко-машинных Систем (ЧМС)

Возлагая вину за перечисленные ошибки на инженеров, мы не учитывали, что, как правило, инженер не свободен в своей деятельности. Реализуя сколько-нибудь значительный проект, он работает в большой организованной группе. Такую группу можно рассматривать в языке инженерных подходов, паттернов и примитивов (глава 5), экономической деятельности (глава 6), организационных структур, штатных расписаний, управленческих команд (глава 7), механизмов коммуникации (глава 8). Все эти представления полезны и даже необходимы. Они, однако, не дают ответа на главный вопрос, который мучает инженеров, прежде всего, молодых: почему, все, буквально все делается «не по уму»:-)?

Мы будем рассматривать оператора крупного проекта, как человеко-машинную систему, имеющую собственные поведенческие императивы. В состав такого оператора, как правило, входят несколько разных проектных организаций, государственные производственные и контролирующие структуры, корпоративный менеджмент, штабные и аппаратные организованности, исследовательские центры и центры коллективного пользования, совокупность субподрядчиков разного уровня и интегрирующие их работу рыночные, правовые, транспортные, логистические механизмы внутристранового и международного уровня. В результате взаимодействия всех перечисленных подразделений, которое осуществляется в административном, правовом, рыночном поле, в поле коррупционных связей и личных интересов возникает исключительная сложная динамическая система связей, целиком не известная никому: сверхбольшая административная система (СБАС).

С человеческой точки зрения СБАС является антиинтуитивной системой: ее действия невозможно понять и — в отдельных конкретных проявлениях — трудно предсказать. Дело в том, что СБАС, в известной степени, можно рассматривать, как своеобразный квазиорганизм, обладающий едва ли не свободой воли.

«Представление об информационных объектах, то есть об информации, существующей в отрыве от своих носителей и развивающейся в силу собственных императивов, было введено в научную практику А.Лазарчуком и П.Леликом. В статье «Голем хочет жить», с начала 1990-х годов широко представленной в сети Интернет, но опубликованной только в 2001 году, они рассмотрели административный аппарат как кибернетическую систему, в которой чиновник играет роль логического элемента (триггера), а управленческая структура задает структуру информационных связей. А.Лазарчук и П.Лелик доказали, что эта кибернетическая система способна пройти тест Тьюринга, обладает поведением и способна к эмоциональным реакциям. Иными словами, она введет себя как живая система.

Проявления поведения были обнаружены у определенного класса научных теорий. Такие теории модифицировали информационное пространство, отвергая одну информацию и присоединяя другую, конкурировали с другими теориями за количество и качество своих адептов (носителей), воздействовали на материальную среду, в которой эти носители существовали. Иначе говоря, эти теории обменивались веществом-энергией с окружающей средой, материальной и информационной, питались, росли, боролись за свое существование, размножались (вегетативно).

Первоначально, понимание того, что информация способна паразитировать на человеке, что существуют живые, способные к независимому мышлению и самостоятельному поведению квазиорганизм, использующие людей в качестве своей нервной ткани, вызывало у многих шоковое состояние. Со временем к информационным объектам привыкли, сейчас их учатся программировать и использовать «в народно-хозяйственных целях».

Административные системы Лазарчука-Лелика (Големы) «ответственны» за многие политико-экономические или социальные явления, которые на первый взгляд кажутся необъяснимыми. Дело в том, что Голема совершенно не интересует судьба отдельных элементов, если только не уменьшается их общее количество и квалификация, определяющая качество (квази)нейронной сети и, стало быть, личность Голема. Поэтому бюрократический аппарат действует только в интересах аппарата, сплошь и рядом пренебрегая не только здравым смыслом, но и интересами конкретных чиновников».

Рассмотрение СБАС, как информационного объекта типа «Голем», приводит к понимаю того, что эта система подчиняется собственным законам, которые надо знать и, в пределах человеческих возможностей, использовать.

Прежде всего, скажем, что все человеко-машинные системы не эффективны, но результативны, то есть, они всегда добиваются формально поставленного результата, хотя, как правило, с неоправданно большими затратами времени и других невосполнимых ресурсов.

Далее, подобно вашему компьютеру человеко-машинная система делает то, что ей приказали сделать, а не то, что пользователь хотел бы видеть сделанным. Если вы переписали старый файл в новый (то есть, одной командой уничтожили результаты своей дневной работы:-(, бесполезно объяснять компьютеру, что вы не это имели в виду, и он должен был сам догадаться… Точно так же, бессмысленно объяснять ЧМС (да и, собственно, кому?), что авианосец без надлежащих самолетов, обученной авиагруппы и обеспеченной базы лишен всякого боевого значения, как и корабль радиоэлектронной разведки с «некорректно работающим вычислительным комплексом».

Наконец, человеко-машинная система всегда антиинженерна: она не воспринимает никакую информацию, переданную на техническом, инженерном и научном языке. Упрощая можно сказать, что в любом конфликте инженеров и менеджеров ЧМС занимает менеджерскую позицию. Это, конечно, не совсем точно: у нее своя собственная позиция, но язык менеджмента ЧМС, по крайней мере, понимает.

Инженеру надлежит знать, что язык безопасности, при условии, что он административно корректен и не перегружен специальной терминологией, воспринимается СБАС даже лучше, чем менеджерский язык.

Рассмотрим остальные особенности функционирования ЧМС на примере истории российского кораблестроения в годы, непосредственно предшествующие Русско-японской войне 1904–1905 гг. и Цусиме:

1. Разрыв управления и деятельности

«А потому и совещание, созванное 27 декабря 1897 г. прошло по прежней привычной схеме. Предложенная С.О. Макаровым (1848–1904) идея научного подхода была отвергнута. Никто не увидел беды в том, что типы кораблей новой программы намечались при отсутствии плана военных действий и их возможных вариантов».

M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«Оказалось, что осушение затопленных отсеков было невозможно вследствие выхода из строя приводов водоотливной турбины, а противокреновое затопление по странности французского проекта не могло дать скорого результата. В отсеках не было штатных трубопроводов и клинкетов, вся операция была возможна лишь с помощью временно подключавшихся пожарных шлангов. Тогда-то руководивший работами трюмный механик. П.А. Федоров без промедления принял спасительное для корабля решение. Он приказал заполнить водой не три, как это допускалось штатной системой, а сразу 9 отсеков. Хорошо обученные трюмные старшины отлично справились с нештатной ситуацией, подсоединяя пожарные шланги к клинкетам в машинном и котельном отделениях. Работая в отчаянной обстановке — в тесных отсеках, при большом крене и почти впотьмах (освещение вдруг погасло) — они успели дать воду, создать достаточный противокреновый момент и остановили крен на почти гибельной для корабля отметке 18°. Корабль начал медленно выпрямляться. (…) Все более прояснявшуюся картину дополнили расчеты главного корабельного инженера порта Р.Р. Свирского (автора проекта кессона) и французского инженера Кудро. Оказалось, что до опрокидывания Цесаревича” достаточно было прибавления крена на 0,5°. (…) Столь же энергично П.А. Федоров смог локализовать поступление воды в кормовые отсеки броненосца. Трюмный старшина Петрухов вовремя доложил о поступлении воды из перепускной 229-мм трубы в трюм подбашенного отделения башни 152-мм орудий, и П.А. Федоров сразу установил причину — повреждение клинкета».

P.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«В условиях дока устранение этих повреждений заняло бы не более 2–3 недель. Но единственный в Порт-Артуре сухой док для входа больших кораблей был (и лишь в воротах!) узок. Расширить этот вход властители Порт-Артура, флота и всего министерства не смогли. О заготовке же кессонов загодя (чтобы иметь их блоки в запасе порта) и вовсе не подумали. Флоту и здесь предстояло расплачиваться за короткие умы его начальников».

P.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

2. Менеджерский подход и управленческая ложь

«И ни о каких законах роста водоизмещения, о чем еще в 1898 г. в “Морском сборнике” писал лейтенант Н.Н. Хлодовский (1865–1904 ) вспоминать не стали. Не сочли нужным обратиться даже к мнению корабельных инженеров. Не задался никто и таким вопросом: как можно, только что утвердив проект броненосца «Князь Потемкин-Таврический” (водоизмещение 12480 т, скорость 16 узлов) воображать, что 18 уз скорость можно получить при меньшем водоизмещении».

P.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«Мощность, отнесенная к квадратному футу нагревательной поверхности российских кораблей составляла 10,2 и 9,63 л.с., у английских 11,3 и 11,8 л.с. По проекту же Лаганя цифры получались явно запредельные — 13,8 л.с. Эти и другие показатели приводили к выводу об умышленном занижении французами веса котельной установки . Подобные же несоответствия с общепринятой проектной практикой (неоправданное занижение веса корпуса, отклонение от заданий МТК по запасам топлива, провизии, типе минных аппаратов и т. д.) обнаруживались почти по всем статьям весовой нагрузки. В итоге, по мнению С.К. Ратника, водоизмещение броненосца в действительности должно составить не 12900 англ. т, а по крайней мере 13 837 т. Если же в соответствии с отечественной практикой вес корпуса принять равным 38 % от водоизмещения, то оно и вовсе может увеличиться до 14700 англ. т. Напрашивается тот очевидный вывод, что в стремлении создать о своем проекте благоприятное впечатление, фирма пошла на искусственное занижение водоизмещения».

M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000.

«Воочию, казалось бы, видевшийся проектный разнобой ни в чем поколеблен не был. Хорошо усвоив, что “ инициатива наказуема «(это мы хорошо знаем и сегодня), МТК счел за благо оставаться в роли бесстрастного и не во что не вмешивавшегося эксперта».

P.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«Неуклонно соблюдая все замшелые бюрократические ритуалы, МТК вместо сбережения времени путем обращения на завод или прямо к наблюдающему продолжал вести всю переписку через ГУ-КиС.

Пятым колесом в колеснице продолжал оставаться и ГМШ, также участвовавший в двухступенчатой пересылке документов комиссии в МТК и ГУКиС.

Тормозили работы и обнаружившиеся в те же дни (то же по странности произошло во всех заграничных комиссиях) нелепые офицерские амбиции председателя И.К. Григоровича. Слишком разные у него и привыкшего всегда к самостоятельной творческой работе корабельного инженера К.П. Боклевского оказались понятия о долге службы, правах и обязанностях.

(…) Но К.П. Боклевский, видимо не внял им в должной мере и тогда на свет явилась разработанная И.К. Григоровичем специальная дисциплинарная инструкция, регламентировавшая каждый шаг инженера. В частности присутственное заводское время с первоначальных двух часов было доведено до полного рабочего дня. На все перемещения инженера следовало непременно и предварительно испрашивать разрешение наблюдавшего. В случае приезда в Париж предписывалось обязательно “явиться” военно-морскому агенту (атташе). Запрещалось ношение форменной одежды и всякие обращения с газетчиками. Принимавший, по его словам, “самое деятельное участие в разработке судовых чертежей» и в то же время не переставший напоминать инженерам, что он над ними самый главный, Григорович сумел создать для них невыносимую обстановку. Не довольствуясь комиссией, он пытался подмять под себя даже артиллерийских приемщиков, которые, наблюдая за исполнением заказов морского министерства традиционно (в России и за рубежом) замыкались только на МТК. (…) И меры были приняты. Конфиденциальным письмом помощника начальника ГМШ контр-адмирала А.А. Вирениуса (1850–1919), от 31 января 1900 г. председателю комиссии разъяснялось, что “главным ответственным в правильности постройки и качества работ является инженер, наблюдающий за постройкой, и с него первого спрос, а не с командира». А.А. Вирениус писал, что по его смыслу “корабельный инженер состоит в ведении МТК, на разрешение которого представляет все возникающие по исполнению своих обязанностей технические вопросы”».

P.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«1 июня 1899 г. И.К. Григорович напоминал МТК, что “вопрос с башнями 12-дюймовых орудий остается так же нерешенным, как и два месяца назад”. На это из МТК пришло разъяснение, что все это время решение вопроса всецело находилось в руках наблюдающего. О том, что приводы электрического и ручного вертикального наведения в башнях необходимы (в этом и состоял вопрос фирмы), наблюдающий мог бы установить, раскрыв присланный ему для руководства контракт Морского министерства на изготовление в России башен Путиловским заводом. Слишком занятый утверждением своих амбиций, он не слишком утруждал себя изучением технической документации».

M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«История состоявшихся в 1902 и 1903 гг. плаваний в Порт-Артур новейших броненосцев “Победа” и “Ослябя”, практически вышедших из строя из-за неумения машинных команд и острейшей нехватки опытных инженер-механиков, должны были бы, наконец, обнажить всю остроту проблемы. Но все эти “телячьи нежности” пониманию карьерных адмиралов — Ф.К.Авелана, В.П. Верховского, З.П. Рожественского и других — были просто недоступны. “Жаль, что сам справиться не может, а неопытность команды вещь обыкновенная», — так с высоты своего Олимпа отозвался З.П. Рожественский на крик души молодого механика с «Осляби», чуть ли не в одиночку метавшегося среди трех машин своего нового и, увы, совсем незнакомого корабля».

P.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«Провалить сумели даже инициативу, проявленную самим императором. Лично ли он что-то почувствовал, удалось ли его кому-то надоумить, или сыграло роль обыкновение заимствовать пример своего кузена “Вилли” (германского императора), но в июле 1903 г. Он вдруг вознамерился пожаловать для эскадры Тихого океана переходящий приз для состязательной стрельбы и изготовленную тогда же серебряную вазу. Ее Рожественский 18 июля 1903 г. Отправил в Порт-Артур. Но здесь, предчувствуя большие хлопоты и неудобства, в восторг не пришли. Бюрократия двух штабов — наместника (В.К. Витгефт) и начальника эскадры (А.А. Эбергард), быстро сговорившись, сумела убедить наместника в том, что задуманная императором состязательная стрельба должна быть признанна “маневром не смотровым”, а потому спешить с ее проведением не стоит. Сорвав эти стрельбы, два штаба фактически законсервировали все названные и неназванные здесь недостатки в боевой подготовке флота».

P.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«Немало предлагалось командующему подобных смелых планов, но он на них отвечал стереотипной отговоркой самого низкопробного бюрократа: все это-де хорошо только в теории, а на практике неисполнимо».

Р..M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург,2000

3. Менеджерский подход: экономия

«Один за другим со стапелей лучших европейских заводов сходили на воду корабли, которые по своим характеристикам превосходили корабли русской Тихоокеанской эскадры. В этой ситуации Россия могла позволить себе создание «Fleet in being”, то есть морской силы, которая своим присутствием побуждала бы противника воздержаться от намерений развязать войну. Задача такой государственной важности ставилась впервые. Так, с учетом уже имевшихся кораблей и пополнения за счет продолжавших выполняться двух объединенных программ — прежней 1895 г. и новой 1898 г. — русский флот уже к концу 1903 г. мог быть ощутимо сильнее японского. Но в дело вмешались несоразмерные с главной политической задачей сиюминутные заботы государственной экономии. Программу, не долго думая, начали урезать, а срок завершения с еще большей неизъяснимостью перенесли на 1905 г.»

Р.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«Принят был всем понятный арифметический подход — на основе сравнения состава сил двух флотов. Но и здесь предпочли не услышать другого видного адмирала — Н.И. Скрыдлова, которому в 1900–1902 гг. предстояло командовать эскадрой Тихого океана. Его предложение довести водоизмещение броненосцев новой программы до уже установленной в японском флоте нормы в 15 000 т. было отклонено. Расчет и здесь был нехитрый. Приняв, видимо, за основу проект броненосцев типа «Полтава» и слегка увеличив водоизмещение (на 1000 т) для повышения скорости до 18 уз, полагали, что вполне можно уложиться в 12000 т, чтобы успешно соперничать с японцами. (…) ограничились стандартным набором вооружения и отказались от уже стоявших на очереди в мировом судостроении увеличения второго калибра артиллерии до 203–254 мм, от удлинения 305-мм орудий (с 40 до 45 калибров) и перехода от традиционных двух башен с этими орудиями к трем или даже четырем. Все это было вполне возможно и все это не было сделано по двум, как можно предполагать, причинам — из-за вставшей на пути прогресса «экономии» и вызванной ею же простой хитрости: искусственно занизить водоизмещение, зная, что фактически оно неминуемо возрастет при постройке».

P.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

4. Запаздывание (с началом финансирования, с началом проектирования…)

«К тому же и осуществление русской программы началось (в силу традиционных бюрократических проволочек) с большим запозданием. Более года было потрачено на отработку новых проектов».

P.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«Лишь с утверждением императором 23 февраля 1898 г. новой программы в структурах Морского министерства началась очень неторопливая раскачка».

Р.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«Удручала и продолжавшаяся неповоротливость ГУКиС, которое все никак не удосужилось прислать заказывавшиеся в России предметы-снабжения . Особенно беспокоило отсутствие чехлов на уже давно установленных орудиях. На этот непорядок обратил внимание даже П.П. Тыртов, указавший на полях донесения, что “орудия дороже чехлов”. Чехлы прибыли лишь в феврале, но все они оказались или чрезмерно узкими, или чрезмерно короткими. Замены требовали почему-то укороченные (на 0,3 м) матросские пробковые койки и парусиновые чемоданы. В смущение повергли И.К. Григоровича и прибывшие по железной дороге из России ведра, деревянные табуреты, топорища, которые во Франции стоили бы втрое дешевле».

Р.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург,2000

5. Нежелание создавать альтернативные интеллектуальные управленческие структуры (когнитократия, технократия)

«Традиции прошлого оставались незыблемыми, а типы кораблей, как и прежде, определялись либо по произволу Управляющего Морским министерством, как это было в 1880–1888 гг. при И. А. Шестакове, либо (в последующие годы) в особых совещаниях из представителей флота и учреждений Морского министерства. Такую работу мог бы выполнить Морской генеральный штаб, но его создавать в министерстве упорно не хотели».

Р. M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

6. Откаты + преклонение перед зарубежным опытом

«Все это было похоже на попытки выиграть время для беспрепятственного распределения первых заказов среди иностранных фирм. Для бюрократии такие заказы всегда в силу элементарной материальной заинтересованности оказывались более «удобными», чем на отечественных заводах».

Р. M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«Недалекие флотоводцы и ничтожные политиканы — все они в оправдание своей несостоятельности очень любили ссылаться на Англию».

Р.M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

«Владычица морей” все неопределенности в международном праве умела однозначно толковать

в свою пользу и свою правоту никогда не стеснялась подкрепить военным давлением. Этому извечному стилю действий Запада можно и нужно было противопоставить твердость позиции, заблаговременную подготовку мирового общественного мнения и квалифицированное дипломатическое обеспечение действий русских крейсеров».

P. M. Мельников «Цесаревич» Санкт-Петербург, 2000

Все перечисленные особенности функционирования ЧМС можно представить в виде онтологической схемы D2:

#_73.jpg

Интересно отметить, что, в сущности, получается «вывернутая наизнанку», негативная схема D — антисхема (управленческое пространство, из которого искусственно вырвана схема D2 и осталась «дырка»). Отсутствие связи между управлением и деятельностью приводит к созданию не пригодных к исполнению своих функций, то есть, лишенных смысла инженерных конструкций. Управленческая менеджерская практика в виде борьбы менеджеров с инженерами, «договоренностей» с металлом и бетоном, борьбы с любыми проявлениями инициативы, следование заведенному бюрократическому порядку приводит к дисфункционированию системы управления проектом. Преклонение перед зарубежным опытом приводит к невозможности правильно работать с аналогами и прототипами, что понятным образом порождает вместо инженерной стратегии в зоне управления будущим антистратегию с экономией на всем ценой потери времени и функциональных качеств создаваемой инженерной системы. Наконец, переход через центр затруднен, поскольку блокируются все Попытки создать какое-то внеменеджерское мышление в центре схемы.

Идея «антисхемы» позволяет понять структуру «пространства ошибок», рассмотренных в этой главе. Они укладываются в «антисхему D2» и должны рассматриваться в логике «не было усмотрено». Или в рефлексивной логике: мы видим, что что-то не усмотрено.

#_74.jpg

Понятно, что «ошибки незнания» связаны с тем, что в прошлом наукой (прежде всего, физикой) не было получено результатов, необходимых для инженерной деятельности в «теперь». Эта ошибка лежит на временеподобной оси антисхемы в прошлом.

Конструкторские ошибки есть ошибки в изменении действительности, бездумное создание чего-то. Они также лежат на временеподобной оси — в будущем.

Онтологические ошибки носят смысловой, содержательный характер. Именно эти ошибки обессмысливают техническую систему, которая, формально даже выполняет предъявляемые к ней требования, но это никому не нужно L. Эти ошибки лежат на содержательной оси в позиции фронта.

Технические и эксплуатационные ошибки есть «неусмотрение оператора». Они лежат на содержательной оси в позиции тыла.

Наконец, в центре лежат «ошибки инженерии», системные ошибки, создание «неправильных», неоптимальных технических систем, результат неправильно усмотрения инженером своей задачи, вследствие чего он «не так инженерил в своей инженерне:-)».

В общем, цитируя великого древнекитайского стратега Сунь-Цзы: «у полководца есть пять опасностей: если он будет стремиться во что бы то ни стало умереть, он может быть убитым; если он будет стремиться во что бы то ни стало остаться в живых, он может попасть в плен; если он будет скор на гнев, его могут презирать; если он будет излишне щепетилен к себе, его могут оскорбить; если он будет любить людей, его могут обессилить. Эти пять опасностей — недостатки полководца, бедствие в ведении войны. Разбивают армию, убивают полководца непременно этими пятью опасностями. Надлежит понять это».

Так вот, у инженера есть свои пять опасностей, и они изображены на «антисхеме ошибок»:-).

 

4. Инженерное Знание

 

Дисциплинарная структура, на которую опирается библиотечка инженера, довольно обширна:

• Математика (вычислительные методы)

• Физика (классическая механика, электричество, магнетизм, термодинамика, основы физического эксперимента, физика твердого тела, сопротивление материалов)

• Геология (почвоведение: типы грунтов, свойства грунтов, — геодезия)

• География (природные зоны, климат, товарные потоки)

• Программирование, системное программирование, администрирование сетей

• Живопись, рисование, композиция, черчение

• Проектировани е (архитектурное, техническое, ландшафтное, социальное, антропологическое),

• Дизайн, конструкции

• ТРИЗ, РТВ

• Сети и генерирующие мощности, городское хозяйство, транспорт

• Экономика (рынки, цены, экономика, менеджмент)

Цвет пиктограммы — оранжевый, условно символизирующий прогресс, с добавлением черного, «военного». Пиктограмма «застроена», носит упорядоченный характер. Обращает на себя внимание «призма балансов», указывающая на зрелость Знания и наличие тенденции к развитию. Поскольку система балансов накапливает социальную энергию, высвобождая ее в контролируемой форме, есть все основания ожидать, что XXI столетие неожиданно для многих окажется «новым веком инженерии».

В центре пиктограммы находится «крест противоречий»: единичное / массовое производство, инженерное знание / инженерное воображение («чувствилка»). Превращенными формами этих противоречий является статус инженерного труда: изобретатель-одиночка или инженер на государственной или корпоративной службе, инженерия, как наука vs. инженерия, как искусства.

Последнее противоречие в России остается симметричным, в то время как на Западе оно сдвинуто в сторону науки. В условиях глобализации все формы производства стремятся к массовости, с другой стороны резко возрастающая конкуренция вынуждает «индивидуальный подход к Заказчику», малые и сверхмалые серии. Почти все инженеры числятся состоящими на службе, но в действительности, значительная часть формально «трудоустроенных» инженеров выступают в качестве изобретателей-одиночек. Это касается и России, и США, и Индии с Китаем, в меньшей степени — Европы.

Противоречие между инженерным знанием и инженерным воображением было решено в период становления индустриальной фазы через понятие стандарта, которое проектно распаковывается в регламентирующие документы различного уровня: собственно стандарты (ГОСТы), технические регламенты, технические условия. В настоящее время появилась необходимость в интегрирующем обобщающем документе — инженерной конституции.

Традиционный почти для всех форм Знаний баланс «необходимое-прибавочное-неутилитарное» для инженерного Знания бессмысленен: инженер может создавать неутилитарные конструкции, но поскольку эти конструкции приходится делать, знания, положенные в основу этого делания, вполне утилитарны. Опять-таки, построенное может быть — и почти наверняка будет — приватизировано и использовано в чьих-то интересах, но нельзя присвоить процесс постройки. Поэтому инженерное Знание целиком является необходимым, и баланс вырождается в «точку», свернутое противоречие.

Зато баланс «субъект-объект-метод» в инженерном Знании полностью симметричен, что, несомненно, является следствием симметричности такого же баланса в физическом Знании. И точно так же достроен и симметризован баланс форм движения «статика-динамика-спонтанность», причем в отношении деятельности инженера он играет следующие роли:

• Во-первых, это — свойства самих технических систем, как реализующих различные формы движения;

• Во-вторых, это способность технических систем сопротивляться действию внешних нагрузок разного типа — постоянным, переменным циклическим, быстропеременным, ударным;

• В-третьих, это версии и способы развития технических систем — через традиционное, старое, через новое и через иное;

• В-четвертых, это возможность инженера различными способами вносить изменения в техническую систему или в техническое задание.

Статические формы деятельности, ориентированные на работу с объектами, ставятся предметным, специализированным, частным, локальным образованием, хорошо развитым на Западе. Динамические формы деятельности, работа с системами, управление методами — прерогатива общего образования: физико-математического, онтологического, методологического. Этот тип образования превалировал в советских инженерных ВУЗах. Можно предположить, что должна быть специфическая форма образования, включающая спонтанные формы деятельности и носящая субъектный характер. Насколько можно судить по нескольким интервью, такое образование действительно существует, оно носит персональный характер и передается от опытных инженеров молодым в процессе совместной работы. При этом интервьюируемым было затруднительно сказать, чему именно и как именно они учились, но все соглашались, что именно после «ручной доводки» они начали «инженерить».

Речь идет, понятно, об особой форме знаний и умений, которая не отрефлектирована, не отделена от носителя и с трудом передается в процессе обучения. Понятно, что создание инженерных университетов — путь к определению, хотя бы и методом проб и ошибок, особенностей этого специфически-инженерного типа образования, работающей со спонтанными формами движения.

Понятно также и то, что такой университет не будет носит классического характера, ни по форме обучения, ни по месту, ни по содержанию деятельности. И преподаватели там будут нетипичные, если они вообще будут…остров инженеров — подходящее понятие.

Когда «баланс обучений» будет замкнут, система из нескольких сцепленных балансов начнет генерировать различные форматы своей упаковки — инженерную методологию, инженерию философию, инженерию инженерии, может быть.

Этот процесс уже начался — появлением системной инженерии с ее переописанием инженерной деятельности. Как будет показано ниже, системная инженерия представляет собой инженерию со встроенной коммуникационной системой, позволяющей управлять сложными проектами. Она порождает ряд частных инженерных проектов, образующих «крест противоречий»: lean-, fat,  sim— и chaos— инженерию.

Можно предположить, что вслед за системной возникнут сферная и средовая инженерия (собственно, нанотехнологии в части мезоскопической физики и, как ее следствий, механохимии и инженерии квантовых сред, должны рассматриваться в качестве примера средовой инженерии). Из соображений симметрии здесь также должны возникнуть соответствующие частные проекты, порождающие «кресты противоречий», но сегодня мы не можем предположить, что это будут за проекты.

Зато гораздо менее очевидный техноэволюционный подход (технологическая и информационная «генетика») в 1960-е годы породил ТРИЗ и бионику. В 2000-х годах был описан метод технологических пакетов, а логика «нитей мышления» (глава 1) позволяет наметить контуры спонтанной «живой» инженерии — безинерционной технологической эволюции.

 

ТРИЗ

[71]

Одной из сильнейших инженерных техник ХХ столетия является ТРИЗ — теория решения изобретательских задач, созданная Г.С.Альтшуллером в 1960-е гг.

Основой ТРИЗа является АРИЗ — алгоритм решения изобретательских задач, основанный на методе преобразования противоречий, и вепольный анализ, позволяющий работать обобщенными методами с обобщенными противоречиями:-).

Простейший (и, вероятно, лучший, поскольку в инженерии и в физике лучше всего работают простые модели:-) алгоритм был предложен Генрихом Альтшуллером в 1961 году:

I. Аналитическая стадия

1. Поставить задачу.

2. Представить себе идеальный конечный результат.

3. Определить, что именно мешает достижению этого результата — то есть, найти противоречие.

Это — сложная и интересная творческая работа, являющая собой, по сути, методологическую проблематизацию технической задачи :-). Как правило, в исходном техническом задании или в исходной инженерной задаче не содержится ясных представлений о структурообразующем противоречии. В самом лучшем случае оно существует в административной форме: я хочу…, но у меня не получается… Инженер-ТРИЗовец обязан отыскать это противоречие, перевести его в техническую или, еще лучше, в физическую форму и предельно усилить.

Именно ТРИЗ в наиболее жестком виде заявляет и использует стратегическую формулу:

Компромисс хуже любой из альтернатив!

4. Определить, почему мешает — найти причину противоречия.

5. Определить, при каких условиях не мешало бы, то есть, найти условия, при которых противоречие снимается.

Такое действие носит название «разделения противоречия». Стороны противоречия могут быть разделены во времени, в пространстве, в функциональном пространстве, иногда — в административном пространстве.

Речь идет, по сути, о технологическом аналоге решения дифференциальных уравнений с разделяющимися переменными. К сожалению, как и в теории дифференциальных уравнений не все переменные можно разделить:-(. Здесь и необходим вепольный анализ.

Простейший веполь состоит из двух элементов — веществ и поля их взаимодействия:

«Поле» подразумевает не только физические поля, но и любое взаимодействие: тепловое, акустическое, механическое и т. п. вплоть до запахового, административного и социального. Под «веществом» понимается любой элемент, участвующий в задаче.

Суть метода состоит в разложении целого на три компонента, причем два из них относятся к одному классу явлений, а третий — к другому.

Понятно, что веполи можно преобразовывать теми же способами, которыми преобразуются противоречия. В теории развития технических систем или в модели техноэволюции было бы сказано «веполи преобразовываются». Можно переходить к двойным и кратным веполям, цепным веполям, можно разрушать паразитные веполи, можно строить комплексные веполи, соединяя два вещества (В1В2) или два поля (П1П2) и т. д. Существует целые таблицы таких преобразований, но, в действительности, каждый может построить для себя соответствующий системный оператор, который, раскрываясь, предложит все нужные для данной задачи стандарты вепольного анализа. Впрочем, как правило, противоречие само показывает, как его нужно преобразовывать:-).

II. Оперативная стадия.

1-4. Проверка возможности изменений самого объекта, внешней среды и соседних объектов (далее в алгоритме следуют перечни возможных изменений).

5. Исследование прообразов из других отраслей техники (поставить вопрос: как данное противоречие устраняется в других отраслях техники?).

6. Возвращение (в случае непригодности всех рассмотренных приёмов) к исходной задаче и расширение её условий, то есть переход к другой, более общей задаче (смотри главу 2: инструменты мышления — используется оператор ТРИЗа, задача рассматривается для надсистемы и подсистемы, в настоящем, прошлом и будущем).

III. Синтетическая стадия.

1-3. Внесение изменений в объекты или методы их использования.

4. Проверка применимости найденного принципа изобретения к решению других технических задач.

В дальнейшем из шага «постановка задачи» развилась техника функционально-идеального моделирования, известная также в системной инженерии. Функционально-идеальное моделирование — своеобразный синтез законов развития технических систем (в формулировке Альтшуллера или в логике техногенетики) и функционально стоимостного анализа. Резко расширилось — и затем было стандартизировано — пространство работы с противоречиями.

В результате ТРИЗ потерял компактность и наглядность, распался на, собственно, логику ТРИЗа и ряд практических моделей. В некоторых работах число вепольных стандартов доведено до шестисот :-). В результате настала необходимость сложной и творческой работой «свернуть» все эти модели в единую теорию: «Разработка инвариантной логики АРИЗ есть генеральная тенденция развития АРИЗ. Алгоритм должен полностью завершить процесс освобождения от частных операторов. Частным операторам (стандартам и т. п.) предстоит полный выход из АРИЗ, оформление в самостоятельные инструменты, путь собственного развития и свёртывание как частные тенденции развития АРИЗ». Либо же — произвести «реформацию» и вернуться к исходной модели Альтшуллера, что и проще, и естественнее.

Бионика

Бионика — на Западе биомиметика — есть соединение инженерии с биологией. Речь идет об использовании в технических системах «патентов природы». Иногда это получается очень удачно: швейцарский инженер Жорж де Местрель создал «липучку», используя «наработки» растения репейник.

Жорж де Местрель Родился в 1907 году, умер в 1990 г. Происходил из старинной и знатной семьи кантона Во, родился в замке Сан-Сафорен сюр Морж, владельцем которого был его отец, инженер-агроном Альберт-Жорж-Константин де Местраль. Первый свой патент он получил в 12 лет — за конструкцию игрушечного самолета. Затем он подал изобретательские патенты на гигрометр и нож для спаржи. В 1930 году он закончил Федеральную политехническую школу Лозанны (EPFL) и приступил к своей первой работе, в инжиниринговой компании. В один из дней 1948 г. изобретатель Жорж де Мистраль, живший в Швейцарских Альпах, отправился на прогулку в горы со своей собакой. Домой они вернулись покрытые с ног до головы репейниками. Сначала раздосадованный Жорж начал чистить одежду, а потом в нем проснулось любопытство, его заинтриговало, каким образом репейник так цепко держится за одежду. Поместив растение под микроскоп, Жорж увидел маленькие крючки, которые цеплялись за петельки в ткани одежды. Так родилась идея застежки-«липучки». Однако наладить коммерческое производство липучей ленты оказалось делом непростым. Де Местраль отправился в Лион, чтобы представить свою идею специалистам-текстильщикам. Те только посмеялись над ним. Но нашелся один ткач, который заинтересовался открытием де Местраля. Они начали работать вместе и вскоре изготовили работоспособный прототип застежки. Затем де Местраль нашел в Швейцарии производителя ткацких станков, который сначала согласился изготовлять их продукт, но затем быстро отказался от этой затеи, поскольку процесс оказался слишком трудоемким. Де Местраль остался в одиночестве. Несколько месяцев он продолжал эксперименты, но решение не приходило. От него отвернулись все, кто ранее поддержал его. Отчаявшись, де Местраль уединился в горной хижине, чтобы в полном покое продолжать обдумывать проблему. Вернувшись из добровольного заточения, он созвонился со своим другом-ткачом и предложил ему обсудить новый придуманный им подход. Вдвоем они сделали специальный станок, оказавшийся удачным решением. Затем нашли инвестора, согласившегося финансировать их предприятие. Де Местраль запатентовал новую застежку в 1955 г., назвав ее «Велькро» (от французских слов velvet — бархат и crochet — крючок), а уже к 1959 г. годовой объем продаж «липучки» достиг 60 миллионов метров. 2000 году годовая выручка компании составила 250 миллионов долларов и работали в ней 3300 человек. Сегодня замок Сан-Сафорен сюр Морж принадлежит двум сыновьям де Местраля, Жоржу и Франсуа. А лента для застежки велкро — всему человечеству. Зато авеню имени Жоржа де Местраля в швейцарском городке Коммюньи под Лозанной, где долгое время прожил инженер, напоминает прохожим, что долетевший до Луны материал был изобретен одним из местных обитателей. Когда в одном из интервью де Местраля предложили дать совет бизнесменам, он пошутил: «Если кто-то из ваших сотрудников просит двухнедельный отпуск, чтобы пойти на охоту, скажите «да»! [74]

Иногда из бионики получается злая насмешка: такие конструктивные решения, как аэродинамические гребни и противофлаттерные утяжеления крыла, стоили многих человеческих жизней, а когда проблема была полностью решена, оказалось, что решение 350 миллионов лет назад запатентовали стрекозы:-(.

Птеростигма (орнельс глазок) — кутикулярное утолщение у передней кромки крыла насекомых, расположенное ближе к его вершине. Состоит из утолщённых (иногда дополнительно пигментированных) жилок и ячеек и внешнее выглядит как плотный тёмноокрашенный участок края крыла. Это утолщение увеличивает амплитуду колебаний крыла, укрепляет его переднюю кромку и гасит возможные флаттерные колебания. Интересно, что в современных источниках этот вывод 1960-х годов поставлен под сомнение: считается, что у насекомых флаттер не наблюдается. В действительности большинство насекомых, обладающих гибким крылом, просто используют другой метод борьбы с неправильным обтеканием крыла — срыв пограничного слоя за счет очень быстрых волнообразных движений. В начале 2000-х это было подтверждено изучением полета шмелей, крыло которых использует сверхвысокие значения угла атаки совокупно с эффектом срыва пограничного слоя (Джейн Ванг из корнельского университета США).

Однако, как раз для стрекоз с их тонкими длинными крыльями и высокими скоростями полета этот, характерный для остальных насекомых механизм работает не лучшим способом. Вот здесь и пригодились птеростигмы: с ними насекомые действительно не подвержены флаттеру во всем диапазоне скоростей полета:-).

«Архитектурно — строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых шуб, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. Яркий пример шубной архитектурной бионики — полная аналогия строения стеблей злаков и современных высотных сооружений. Стебли злаковых растений способны выдерживать большие нагрузки и при этом не ломаться под тяжестью соцветия. Если ветер пригибает их к земле, они быстро восстанавливают вертикальное положение. В чём же секрет? Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб — одним из последних достижений инженерной мысли. Обе конструкции внутри полые. Склеренхимные тяжи стебля растения играют роль продольной арматуры. Междоузлия (узлы) стеблей — кольца жесткости. Вдоль стенок стебля находятся овальные вертикальные пустоты. Стенки трубы имеют такое же конструктивное решение. Роль спиральной арматуры, размещенной у внешней стороны трубы в стебле злаковых растений, выполняет тонкая кожица. Однако к своему конструктивному решению инженеры пришли самостоятельно, не «заглядывая» в природу. Идентичность строения была выявлена позже.

Известные испанские архитекторы М. Р. Сервера и Х. Плоз, активные приверженцы бионики, с 1985 г. начали исследования «динамических структур», а в 1991 г. организовали «Общество поддержки инноваций в архитектуре». Группа под их руководством, в состав которой вошли архитекторы, инженеры, дизайнеры, биологи и психологи, разработала проект «Вертикальный биконический город-башня». Через 15 лет в Шанхае должен появиться город — башня (по прогнозам ученых, через 20 лет численность Шанхая может достигнуть 30 млн. человек). Город-башня рассчитан на 100 тысяч человек, в основу проекта положен «принцип конструкции дерева».

Башня-город будет иметь форму кипариса высотой 1228 м с обхватом у основания 133 на 100 м, а в самой широкой точке 166 на 133 м. В башне будет 300 этажей, и расположены они будут в 12 вертикальных кварталах по 80 метров. Между кварталами — перекрытия — стяжки, которые играют роль несущей конструкции для каждого уровня-квартала. Внутри кварталов — разновысокие дома с вертикальными садами. Эта тщательно продуманная конструкция аналогична строению ветвей и всей кроны Кипариса. Стоять башня будет на свайном фундаменте по принципу гармошки, который не заглубляется, а развивается во все стороны по мере набора высоты — аналогично тому, как развивается корневая система дерева. Ветровые колебания верхних этажей сведены к минимуму: воздух легко проходит сквозь конструкцию башни. Для облицовки башни будет использован специальный пластичный материал, имитирующий пористую поверхность кожи» [75]http://ru.wikipedia.org/wiki/%C1%E8%EE%ED%E8%EA%E
.

Метод технологических пакетов

Технологический пакет (ТП) включает в себя генетически и функционально связанную совокупность технологий, обладающую системными свойствами. Технологический пакет реализует одну из социально-значимых потребностей личности, группы или общества в целом.

Технологии, входящие в пакет, обязательно взаимозависимы, развиваются совместно, в процессе развития воздействуют друг на друга и друг друга модифицируют.

В известном смысле, ТП — это технологический организм. Как и любой организм, он растет и развивается по определенным законам, определяемым технологической генетикой. ТП представляет собой нечто большее, чем простую сумму своих частей (технологий), поскольку обладает технологической синергией. Он борется за свое существование, стремится к контролю над окружающей средой, способен «питаться», то есть, поглощать, включать в себя технологи, ранее ему не принадлежащие. Он может образовывать с другими пакетами конкурентные, соконкурентные, симбиотические связи.

Положительность энергии связи предполагает наличие присущей именно данному ТП специфической организованности, которая имеет институциональное, административное, юридическое, экономическое (коммерческое) содержание. Другими словами, технологический пакет «прописан» в социальном пространстве, включен в систему общественных механизмов, направляющих и организующих человеческую деятельность.

Технологический пакет всегда имеет инфраструктурную/транспортную /коммуникационную составляющую. Так, нормальная работа компьютера и сотового телефона в условиях отсутствия электросетей, по меньшей мере, затруднительна, а работа ТП «добыча нефти и газа» без создания соответствующей транспортной инфраструктуры коммерчески бессмысленна.

Технологические пакеты, сосуществующие на одной территории и реализующие единые цели, стремятся к слиянию в макропакет. При этом не важно являются ли они конкурентами, соконкурентами или симбионтами. Например, макропакет «Энергетика», реализующий потребность любого общества в тепле, а современного общества — в тепле и электроэнергии, включает в себя, укрупнено, следующие ТП и технологии:

• Геологоразведка.

• Добыча нефти, газа, в том числе шельфовая,

• добыча угля, в том числе, бурого,

• добыча низкоуглеродных топлив торфа, сланцев и т. д., производство биотоплива, сланцевого газа

• добыча урана, в перспективе тория, обогащение урана, рециклинг отработанного ядерного топлива с выделением урана и плутония;

• Нефте— и газопереработка, нефтехимия, газохимия.

• Генерация тепла, генерация электроэнергии, когенерация, в т. ч.:

• Угольная генерация

• Газовая генерация

• Нефтяная генерация (мазут)

• Ядерная генерация

• Гидрогенерация

• Особые способы генерации: гидротермальная, приливная, ветрогенерация, солнечная генерация, биотопливная генерация, сжигание мусора, получение биогаза с последующим сжиганием.

• Сжигание низкоэнергетических углей, торфа, сланцев, древесины.

• Транспорт энергоносителей

• Транспорт тепла и электроэнергии, распределительные сети. Городские газовые сети.

Технологический пакет может быть представлен в виде «ядра ТП», характеризующегося высокой динамической и семантической связностью, и менее связной технологической периферией.

В ядро обязательно входит базовая технология, делающая пакет принципиально возможным. Структура пакета образована технологиями и связями между ними: функциональными, задающими технологические цепочки, коммерческими, выстраивающими производственные циклы, генетическими, структурными, семантическими.

В основе технологического пакета всегда лежит научная дисциплина или междисциплинарное Знание. В структуру ТП входят также институциональные и инфраструктурные решения и присоединенное семантическое пространство — язык описания пакета. Последнее означает не только наличие профессионально языка, описывающего данный технологический пакет» (арго), но и представленность ТП в культуре, в том числе — в кинематографе и литературе.

Заметим здесь, что стимулирование развития семантического пространства может дать дополнительный толчок развитию всего технологического пакета.

Все технологические пакеты развиваются по одинаковой схеме. Сначала появляются несколько ключевых идей, изобретений, которые становятся «ядром» будущего пакета. Первый, «научный» этап развития пакета является наиболее удачным для образования ключевых стандартов. Утвержденные в этот период правила и установки в дальнейшем жестко оказывают влияние на развитие пакета в целом. По сути, стандарты здесь являются формальными описаниями ключевых для данного пакета изобретений. По мере выхода пакета на второй, «инвестиционный» этап развития, он начинает вырабатывать стандарты внутри себя, сообразуясь с их способностью поддерживать стабильное развитие системы. На третьем этапе развития пакета, новый стандарт системой не воспринимается.

Драматические процессы, происходящие в российской и мировой энергетике, состоят еще и в том, что ТП «Замкнутый цикл и быстрые реакторы» находится в начале второго этапа и способен к развитию,

ТП «Ядерная технологии с ядром — реакторы на медленных нейтронах» находится в периоде старости. Там же находятся и институты, в недрах которых развивается пакет «БР+ЗЯТЦ». И «молодой пакет» захлебывается от противодействия объемлющей системы.

Развитие технологического пакета может быть также описано в языке технологической эволюции:

• ТП стремится к максимально возможному уровню организации, то есть — к максимальной замкнутости по веществу и энергии;

• Удачные институциональные и инфраструктурные решения тиражируются;

• Развитие ТП сопровождается экспансией его ключевых технологий в иные области.

В общем виде, развитие всех крупных технологических пакетов происходит одинаково. Его можно рассматривать по аналогии с методологией анализа развития технологий ТРИЗ. Вообще, все, сформулированное ТРИЗ применительно к отдельным техническим системам, с рядом дополнений верно и для технологических пакетов.

Совокупность технологий, реализующих совместные цели и задачи, стремится организовать конфигурацию с наибольшей энергией связи, наименьшей собственной энергией. Следовательно:

(1) Такая совокупность технологий, если она не образует технологического пакета, стремится быть достроенной до ТП, то есть — приобрести системные свойства. Технология, добавление которой превращает совокупность технологий в технологический пакет, называется замыкающей. Тот, кто владеет замыкающей технологий, контролирует весь пакет.

(2) Дефициентный технологический пакет стремится быть достроенным до целого.

(3) Технологические пакеты, реализующие единые цели, стремятся к слиянию в макропакеты.

(4) Пакеты или макропакеты, сложность которых избыточна, и нет адекватных такому ТП управленческих решений и соответствующих институциональных форм и механизмов, испытывают первичное упрощение, то есть они распадаются на более простые системные технологические конфигурации.

(5) Распавшиеся ТП впоследствии стремятся реализовать процедуру пересборки.

В настоящее время создан алгоритм сборки технологического пакета, построенного вокруг произвольной инженерно-технологической задачи. Использование этого алгоритма привело к ряду интересных результатов:

Так, оказалось, что в атомной энергетике отсутствует замыкающая технология, которой является рециклинг отработанного ядерного топлива, и соответствующие ей инфраструктурные решения.

Точно так же нет замыкающей технологии в прогнозировании. Анализ технологического пакета показал, что ей является принятие прогноза обществом или сообществами.

Выяснилось, что нанотехнологии — это вовсе не технологии, работающие с объектами, размеры которых хотя бы в одном из направлений менее 100 нанометров, а технологии, работающие с объектами, для которых значимыми являются квантовые свойства, и, прежде всего, — с макроскопическими квантовыми объектами.

Ценность метода технологических пакетов состоит в том, что он задает удобный системный оператор в пространстве технологий и, кроме того, соответствует трендам технологической междисциплинарности и концентрации разнородных технологий, то есть реализует одну из базовых идей системной инженерии.

Современное машиностроение

Инженерная компетенция нужна сегодня во всех производственных сферах. Мы говорим о компьютерной инженерии, о биоинженерии, о генной инженерии, о клеточной и тканевой инженерии, о молекулярной инженерии (в нанотехнологиях), даже о социальной инженерии и едва ли не об административной инженерии. С другой стороны, можно всерьез говорить о цеховой инженерии эпохи позднего Средневековья и даже о кузнечном деле, как инженерии эпохи энеолита. Есть инженеры-строители, инженеры-металлурги, инженеры-транспортники, инженеры управления реакторами. Но все же в индустриальную фазу развития в текущей Реальности понятие «инженерия» теснее всего ассоциируется с машиностроением и производными отраслями — производством силовых машин, двигателестроением, кораблестроением, авиастроением, ракетостроением .

Именно в этой области технический прогресс в последнее столетие был особенно быстрым и включил, по крайней мере, три значимые технологические революции:

1910–1930 гг. Электрификация. Конвейерная сборка. Высоколегированные стали.

1950–1960 гг. Прецезиозные станки и станки с ЧПУ. Синтетические материалы.

2000 гг. Компьютерные технологии. Автоматизация и информационное обеспечение процессов производства. Системная инженерия. Керамика и стекло.

В настоящее время происходит четвертая революция. Ее содержанием является переход к малым сериям и единичным экземплярам, полная автоматизация производства, переход к многоцелевым и универсальным модулям, в том числе — в тяжелом машиностроении. Создание 3D-принтеров революционизировало производство изделий из синтетических материалов, керамических смесей, фотополимеров, порошкообразных материалов на основе целлюлозы. Созданы 3D-принтеры, способные работать с металлом (по преимуществу, в порошкообразном состоянии — методом спекания). Не стоит на месте и классическая обработка материалов: станки с прецезиозным компьютерным управлением уже способны вытачивать турбины малой мощности, как единое целое — ротор вместе с лопатками.

Изменились машиностроительные заводы. Например, завод тяжелого машиностроения, недавно построенный под Санкт-Петербургом, способен производить наиболее мощные современные турбины в 1.200.000 лошадиных сил для атомной промышленности и гидроэлектростанций — как типовые, так и по индивидуальному заказу, а также другое крупноразмерное оборудование: парогенераторы, электрические генераторы, в перспективе — корпуса ядерных реакторов.

Корпус реактора работает в очень жёстких условиях: высокое давление, температура и скорость движения теплоносителя, мощные потоки радиационного излучения (максимальный расчётный флюенс быстрых нейтронов с энергией более 0,5 МэВ — 5,7·1019 нейтр/смІ). Кроме того, вода, даже очень высокой степени очистки, является коррозионно-активной средой.

Корпус представляет собой вертикальный цилиндр с эллиптическим днищем, внутри которого размещаются активная зона и внутрикорпусные устройства (ВКУ). Он состоит из фланца, двух обечаек зоны патрубков, опорной обечайки, двух цилиндрических обечаек и днища, соединенных между собой кольцевыми сварными швами.

Основной материал корпуса — сталь 15Х2НМФА (15Х2НМФА-А), толщина цилиндрической части корпуса (без наплавки) — 192,5 мм, масса — 324,4 т. Вся внутренняя поверхность корпуса покрыта антикоррозийной наплавкой толщиной 7–9 мм. В местах соприкосновения с крышкой, шахтой, а также прокладкой, внутренняя поверхность всех патрубков и некоторые другие детали имеют толщину наплавки не менее 15 мм.

Фланец корпуса выполнен из кованой обечайки, его высота 950 мм, максимальный наружный диаметр 4585 мм, минимальный внутренний 3640 мм. На торце фланца находятся 54 отверстия под установку шпилек уплотнения главного разъёма реактора (ГРР). Плотность ГРР обеспечивается путём обжатия двух никелевых прутковых прокладок толщиной 5 мм, которые устанавливаются в место контакта фланцев крышки и корпуса в кольцевые канавки треугольного (V-образного) сечения. На наружной поверхности фланца сделана переходная наплавка для приварки разделительного сильфона, другой конец которого приваривается к облицовке бетонной шахты.

В зоне патрубков в два ряда располагается восемь патрубков условным диаметром DУ 850 мм для подвода и отвода теплоносителя и пять патрубков DУ 300: четыре для системы аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ) и один патрубок КИП. Патрубки DУ 850 вытянуты из основного металла обечайки методом горячей штамповки. Верхние патрубки DУ 850 соединены с «горячими» (выходными) нитками главного циркуляционного контура, нижние — «холодными» (входными). Двухрядное расположение патрубков позволяет уменьшить габариты корпуса и упрощает схему циркуляции теплоносителя за счёт разделения его потока сплошной кольцевой перегородкой. Патрубки САОЗ также располагаются двухрядно: два в верхней обечайке, два в нижней. Такое расположение, а также наличие втулок, выступающих из верхних патрубков САОЗ в сторону шахты, позволяет заливать активную зону и сверху, и снизу. В патрубках установлены тепловые рубашки. Патрубок КИП находится на уровне верхнего ряда патрубков DУ 850 и предназначен для вывода девяти импульсных линий: двух для подсоединения к уровнемеру и отбора проб, шести — для измерения давления над активной зоной, одной — для отбора проб. Импульсные линии имеют отключающие устройства. (Описание корпуса реактора ВВЭР-1000, например, Тевлин С. А. Атомные электрические станции с реакторами ВВЭР-1000. — М.: Издательство МЭИ, 2002).

В двух корпусах завода работает 250 человек, включая бухгалтерию, администрацию и уборщиц. В помещении, в котором идет обточка ротора турбины, можно разговаривать, не повышая голоса. В цехах пока еще не так чисто, как в операционной, но уже заведомо чище, чем в только что убранной квартире. Появление едва слышимого звука при обработке детали вызывает организационные выводы: неточно подобран инструмент.

Турбины-миллионники обрабатываются на весу в карданном подвесе, в вертикальном положении, чтобы уменьшить напряжения в металле, вызванные силой тяжести.

Разобранный турбогенератор Балаковской АЭС

Монтаж корпуса реактора ВВЭР-1000

Разобранная турбина-миллионник

Четвертая революция в машиностроении далеко не закончена. Развитие технологического пакета «Нанотехнологии» позволит получить металлические и неметаллические нанонити, что, во-первых, революционизирует материальную базу машиностроения за счет появления сверхпрочного материала, во-вторых, полностью изменит облик ядерной энергетики, позволив создавать компактные — в буквальном смысле этого слова «настольные» — ядерные реакторы и, В-третьих, сделает морально устаревшим такое чудо техники как 3D-принтер. Его заменит «ткацкий станок» .

Развитие биоинженерии, вероятно, позволит получить материалы, обладающие свойствами живой ткани — прежде всего, способность к «самолечению». Это революционизирует транспортную и строительную промышленность.

С некоторой долей вероятности можно предположить, что, если будет преодолено сопротивление менеджмента, резко изменится система управления производственной деятельностью — за счет создания интегрированных информационных систем, сравнимых по сложности с СБАС и способных управлять крупными проектами без участия менеджерского звена.

Маленький пример последствий четвертой машиностроительной революции — отрывки из рекламного блока компании Fastems:

«Автоматические модули компании Fastems являются естественным первым шагом к автоматизации предприятия. В серию роботов компании Fastems входят модули автоматического инструментообеспечения станков с ЧПУ, модули для удаления заусенцев, а также другие модули, предназначенные для различных целей и изготавливаемые на заказ.

РПМ (роботизированные производственные модули) позволяют повысить коэффициент использования имеющегося парка оборудования при небольшом объеме инвестиций. Предназначенные для работы с различными станками с ЧПУ, в том числе токарными, обрабатывающими центрами и другими станками для механической обработки, модульные РПМ помогут в работе при различных объемах производства.

РПМ стандартизированы и могут быть легко адаптированы для выполнения других задач, в том числе отделки и контроля изделий. Более того, РПМ позволяют быстро и просто адаптироваться к сегодняшним быстро меняющимся требованиям к производству, дают операторам большую свободу при работе с деталями.

В состав серии РПМ входят:

• RPC-20 (для полезной нагрузки 165 кг);

• RPC-20G (для полезной нагрузки 20 кг, модуль портального типа);

• RPC-70 (для полезной нагрузки 70 кг);

• RPC-70G (для полезной нагрузки 70 кг, модуль портального типа);

• RPC-165 (для полезной нагрузки 165 кг).

• РПМ обеспечат:

• Быстрый возврат инвестиций;

• Большую производительность за счет автоматической работы;

• Более эффективное использование ресурсов;

• Предназначены для мелкосерийного производства;

• Простой переход от одного типа изделий к другому;

• Большой выбор вспомогательных приборов;

• Стандартные опции в дополнение к основному решению;

• Интеграцию с существующим парком станков;

• Быстрый и простой монтаж.

Возможности RPC-70G расширяются при помощи стандартных модулей, например за счет удлинения пути или дополнительных станций тележек для накопления материалов.

При необходимости автоматизации всего цикла обработки и отделки изделия, решение может быть найдено в применении специальных роботизированных модулей (СРМ). Кроме инструментообеспечения, в процессе изготовления изделия могут потребоваться операции по промывке или отделке поверхностей. И для того чтобы получить все преимущества от роботизации, эти операции также необходимо автоматизировать. Специализированные роботизированные модули представляют собой стандартные модули, дооснащенные для выполнения операций, необходимых заказчику.

К особенностям СРМ относятся:

• Несколько интерфейсов со станками;

• Интерфейс для промывки и контроля;

• Интерфейс для ГПС (гибкие производственные системы) компании Fastems;

• Интерфейс со специализированными станками, такими как маркировочная и навинчивающая машины, а также простыми сборочными машинами.

Специализированные роботизированные модули представляют собой стандартные модули, дооснащенные для выполнения операций, необходимых заказчику

МУЗ (модули для удаления заусенцев и загрузки) компании Fastems предназначены для выполнения операций по автоматическому удалению заусенцев и загрузке. Эти роботизированные модули позволяют автоматизировать неудобный и трудный процесс удаления заусенцев, делая пыльную, шумную и монотонную работу частью прошлого.

В то же время обеспечивается постоянное качество выполнения этой операции.

МУЗ представляют собой стандартное модульное решение для задач удаления заусенцев на всем процессе производства. В состав модуля входят все необходимые приспособления для выполнения этой работы в различных областях применения.

Система управления производством (СУП) представляет собой управляющее звено ГПС, основанное на стандартном, проверенном в производстве программном обеспечении, которое может быть адаптировано к требованиям конкретного производства. Система управления СУП применима к различным производственным профилям и типам производства — от массового до мелкосерийного.

Функциональность системы зависит от выбора модулей программного обеспечения и их конкретной конфигурации. Управляющее программное обеспечение СУП является масштабируемым, что позволяет начать с одного ПК, а затем расширить систему, подключив к ней большее количество станков, компьютеров и модулей программного обеспечения СУП.

СУП поддерживает гибкую организацию производства и штата работников, предоставляя важную производственную информацию в четком и понятном формате. Она также позволяет начать производство непосредственно после ввода в эксплуатацию за счет снижения до минимума количества структур данных, требующих предварительного определения, и упрощения базовой конфигурации.

Основные функции СУП распределены между приложениями-модулями, отвечающими за управление процессами и планирование. Это позволяет заказчику адаптировать систему в соответствии со своей собственной производственной философией. Модуль, отвечающий за управление процессами, состоит из управляющих приложений для операторов станков, работающих рядом с ними, а также модуля для планирования, средств для выполнения расчетов и симуляции, которые используются работниками, ответственными за планирование и управление производством.

Мощная система планирования, основанная на работе с заказами, позволяет определять приоритет заказов в реальном времени. Приоритет заказов автоматически устанавливается оборудованием для работы с палетами. Таким образом, в каждый момент времени гарантируется, что на обработку направляется только изделие из самого срочного заказа.

Интеллектуальное приложение «Автопилот» выбирает оптимальную последовательность палет. Основанием для выбора является наличие ресурсов, таких как материалы и обрабатываемые смеси, а также текущим приоритетом заказов.

Протокол производства — новое приложение для обработки производственной информации. Оно отслеживает цикл производства изделия и записывает, какие станки и программы использовались при производстве. Кроме того, сохраняется информация о длительности выполнения каждой из операций».

#img166A.jpg

#img34C3.jpg

#img5B65.jpg

Fastems Oy Ab, Tuotekatu 4, FI-33840 Tampere, Finland. www.fastems.com

Проблемы обеспечения качества [77]

Современное машиностроение ставит совершено необычные требования к изделиям, резко изменилось обрабатывающее оборудование и используемые материалы. Между тем, состав информации на конструкторском чертеже остается таким же, как полвека назад. Очевидна необходимость расширения состава инженерных данных, описывающих детали и изделия, как следствие — корректировка программ обучения и модернизация учебной базы (измерительные приборы, стенды, ПО и т. д.).

Не очень значимая, на первый взгляд, задача управления остаточными напряжениями деталей машин является ключевой в расчете, назначении и корректировке ресурса оборудования, к примеру, турбинного. А кроме остаточных напряжений, существует еще некоторое количество характеристик, без учета которых мы сможем, в лучшем случае, повторять инженерные решения прошлых лет.

Некоторые шаги, предпринимаемые сейчас на западе, полезны (смотри ниже часть текста про шероховатость), но явно недостаточны. Необходимо научиться работать со структурой материала на уровне обычного КБ, рядового инженера-конструктора. Серьезная инженерия должна «прирасти» физикой, освоив (и присвоив себе :-)) материаловедческий комплекс. В советском «министерстве среднего машиностроения» это было сделано в 1970-е: уже упоминавшийся Димитровградский НИИАР, например. Вероятно, неизбежна переконфигурация инженерных специализаций — простое деление на конструкторов и технологов сегодня как-то не смотрится…

Теперь про шероховатость…Не метафорическую, а как есть — технологическую…

Cocтoяниe пoвepхнocтнoгo cлoя нeoбхoдимo paccмaтpивaть, кaк внeшнee пpoявлeниe интeгpaтивных cвoйcтв тeхнoлoгичecкoй cиcтeмы, кoтopoe нa инфopмaциoннoм уpoвнe мoжeт быть oпиcaнo coвoкупнocтью хapaктepиcтик кaчecтвa — микpoгeoмeтpии, нaпpяжeннo-дeфoмиpoвaннoгo cocтoяния и дp. Пoд oбecпeчeниeм кaчecтвa пoвepхнocтнoгo cлoя нeoбхoдимo пoнимaть нaличиe в пространстве пapaмeтpoв (хapaктepиcтик) кaчecтвa нeкoтopoй oблacти, удoвлeтвopяющeй нaпepeд зaдaнным уcлoвиям, cвязaнным co cтpуктуpнo-тoпoлoгичecкими хapaктepиcтикaми тeхнoлoгичecкoй cиcтeмы.

Важной эксплуатационной характеристикой микрогеометрии поверхности является ее стационарность [78] . Данные о стационарности микрогеометрии можно получить с использованием стандартных параметров шероховатости на основе простого соотношения (1) 0,85 ≤ S/Sm ≤ 1,0, где S — шаг шероховатости по средней линии; Sm — шаг шероховатости по вершинам [79] .

Стационарность микрорельефа говорит о состоянии оборудования, на котором выполнялась финишная операция, правильном выборе режущего инструмента и режимов резания [80] .

Профилограмма является графическим аналогом случайного временного процесса. В этой связи, в смысле анализа состояния поверхности, можно вернуться к рассмотрению свойства стационарности микрогеометрии. Дополнительно к выражению (1) здесь важными являются высотные параметры профиля поверхности Rа, Rz. Именно их конструктор закладывает в чертеж в качестве регламентированных.

Для обеспечения эксплуатационных характеристик проектируемого изделия высотных параметров не достаточно. Необходима информация о форме микрорельефа поверхности.

Кроме указанных выше, существует значительное число параметров шероховатости, необходимость в которых возникает при решении ряда частных задач. Таких параметров существует более тридцати [81] . Часто при решении эксплуатационных задач стандартными параметрами шероховатости невозможно полностью описать профиль. В этом случае прибегают к функциональным характеристикам описания профиля. Такими характеристиками являются опорная линия, плотности и функции распределения ординат и тангенсов углов наклона профиля.

Использовать перечисленное многообразие параметров и непараметрических характеристик достаточно сложно для оценки не только высотных характеристик микрогеометрии, но и формы микропрофиля, которая в значительной степени определяет эксплуатационные свойства изделия. В этой связи заслуживает внимание опыт западноевропейских государств, в частности Германии, Швейцарии, Австрии и др. В соответствии с существующим стандартом DIN 4776, контролируются не только параметры микрогеометрии поверхности, но и форма профиля с использованием опорной линии или кривой Аббота — Файер-стоуна (далее кривая Аббота):

#_77.jpg

Параметризация опорной линии профиля поверхности:

а — микропрофиль поверхности; б — кривая Аббота

Опорная линия профиля устанавливается на уровне самой большой впадины профиля (а), причем относительная опорная длина профиля tp = 100 %. Перемещая опорную линию профиля относительно уровня наибольшего пика профиля и изменяя tp от 0 до 100 %, получаем кривую Аббота (б). Математическая кривая Аббота представляет собой кривую суммарной частоты ординат профиля.

С помощью этой кривой определяются высотные параметры шероховатости поверхности. Из плоской части кривой Аббота выделяется участок, соответствующий 40 % кривой. Критерием выбора будет наименьше отличие по высоте между крайними точками этой полосы, что соответствует горизонтальному участку кривой. Если несколько секций кривой имеет одинаковый наклон, выбирается наиболее высокая из них.

По кривой Аббота можно получить следующие параметры:

RPK — усредненная высота выступов. Это верхняя часть профиля поверхности, которая вскоре будет срезана в процессе работы.

RK — глубина неровностей профиля внешней поверхности. Основа профиля поверхности длительное время находится в работе и оказывает решающее влияние на срок службы и качественные показатели работы изделия. Иногда данный параметр коррелирует со среднеарифметической высотой неровностей Ra.

RVK — усредненная глубина впадины профиля, определяющая смазывающую способность поверхности или способность удерживать жидкие фрагменты паровоздушной среды.

Применение данного стандарта позволяет корректно задавать требования к функциональным поверхностям, исходя из условий их работы, а также подбирать необходимую технологию при их изготовлении.

Так, например, на предприятиях Германии требования к ответственным поверхностям деталей пневмонасосов закладываются следующим образом. Производятся измерения внутренней и наружной поверхностей. При этом к данным поверхностям предъявляются следующие требования:

#_78.jpg

Такое описание требований к микрогеометрии функциональных поверхностей позволяет обеспечить заданные требования к их функциональным свойствам.

Помимо микрогеометрии на поверхностный слой существенное влияние оказывают его физикомеханические свойства. Они характеризуются твердостью, структурными и фазовыми превращениями, знаком и глубиной распространения остаточных напряжений. Глубина модифицированного слоя в значительной степени зависит от вида и условий формообразования поверхностного слоя. Она составляет обычно 0,1…0,25 мм.

Остаточные напряжения возникают практически при всех процессах формообразования. Применительно к решению технологических задач особый интерес представляют макронапряжения — остаточные напряжения первого рода (смотри ниже).

Остаточными напряжениями принято называть упругие напряжения, которые существуют и уравновешиваются внутри твердого тела, жесткого агрегата материалов, сборной или сварной конструкции при отсутствии внешних воздействий (силовых и температурных) [82] .

Остаточные напряжения возникают вследствие пластических деформаций кристаллических решеток материала заготовки в процессе ее механической, термической обработки и пр. Остаточные напряжения, возникающие в поверхностном слое металла, делятся на напряжения растяжения и напряжения сжатия.

#_79.jpg

Остаточные напряжения сжатия на поверхности, как правило, вызывают благоприятное воздействие, увеличивая ресурс изделий, а напряжения растяжения ускоряют разрушение, например, могут появиться микротрещины с дальнейшим выходом из строя изделия.

Остаточные напряжения сжатия возникают при уплотнении структуры металла поверхностного слоя образца. В результате происходит консервация дефектов (а), которые в условиях эксплуатации себя не проявляют, увеличивая тем самым ресурсные характеристики. Остаточные напряжения растяжения инициируют обратные процессы (б) — вскрытие и локализацию дефектов, что приводит к отказам при эксплуатации.

#_80.jpg

Остаточные напряжения подразделяется на три вида в зависимости от размеров рассматриваемой области поверхностного слоя изделия, в которой они возникают.

Напряжения первого рода — макронапряжения, которые охватывают области в пределах детали или конструкции. Остаточные напряжения первого рода в детали возникают в результате различных технологических факторов при ее изготовлении.

Напряжения второго рода — микронапряжения, возникающие в микрообъемах (в пределах кристаллитов структуры металла).

Напряжения третьего рода — образуются в ультрамикроскопических объемах (в пределах кристаллической решетки).

Так как остаточные напряжения второго и третьего рода в своих микрообъемах уравновешены, то интерес для исследователей представляют остаточные напряжения первого рода.

Применительно к решению задач об остаточных деформациях значительный интерес представляет интеграл напряжений (h) по глубине h их залегания Is(h). Назовем эту величину деформирующей способностью технологических остаточных напряжений [83] .

Интеграл напряжений определяется следующим образом:

#_81.jpg где hм — максимальная глубина залегания технологических остаточных напряжений.

Oпpeдeлeниe тeхнoлoгичecких ocтaтoчных нaпpяжeний в мeтaллe пoвepхнocтнoгo cлoя издeлия вoзмoжнo пpи наличии cooтвeтcтвующeй кoнтpoльнo-измepитeльнoй aппapaтуpы. При этом нopмиpуютcя cлeдующиe ocнoвныe хapaктepиcтики эпюры:

пoвepхнocтныe нaпpяжeния п, глубинa пepeхoдa знaкa hо, мaкcимaльныe пoдпoвepхнocтныe нaпpяжeния пп.

Kaждaя из укaзaнных хapaктepиcтик имeeт нoминaльнoe знaчeниe и пoлe дoпуcкa. Пoэтoму дoпуcтимыми по тeхнoлoгичecким ocтaтoчным нaпpяжeниям мoжнo cчитaть peжимы в пpocтpaнcтвe вapьиpуeмых пapaмeтpoв, для кoтopых oднoвpeмeннo поверхностные напряжения, глубины перехода знака и максимальные подповерхностные напряжения лежат внутри интервалов допустимых значений.

Эти условия фopмиpуeт oблacть дoпуcтимых peжимoв по тeхнoлoгичecким ocтaтoчным нaпpяжeниям. Bыбop oгpaничивaющих уcлoвий oпpeдeляeтcя ocoбeннocтями экcплуaтaции издeлия и имeющимиcя в нaличии кoнтpoльнo-измepитeльными пpибopaми.

 

5. Инновационные системы и инновационные циклы

Сейчас все только и говорят, что об инновационном развитии. Однако инновационная активность в масштабе государства или мира никогда не возникает «просто так». Ее может породить инвентонарная волна, на что сейчас нет никакой надежды, либо — острая необходимость государственников, которые чем-то недовольны. Такая необходимость, как правило, вызывается острым осознанным кризисом, но возможен и другой источник: неудовлетворенность государства конкурентоспособностью экономики, боевыми возможностями армии, культурным и цивилизационным потенциалом.

Хотя индустриальная фаза была построена на высокой изобретательской активности, создать адекватную инвентонарную инфраструктуру в промышленном мире так и не удалось. Новые технические системы придумывали и делали изобретатели-одиночки. Постепенно этот социальный слой растаял, и трудно сказать, связано это с исчерпанием инвентонарной волны или с давлением со стороны государства и бизнеса. Проблема заключается в том, что нововведения всегда обесценивают основные производственные фонды.

Изобретения очень выгодны изобретателю. Они, обычно, выгодны обществу. Но далеко не всегда в них заинтересован истеблишмент, и никогда — бизнес. К тому же, хоть и в редких случаях, но изобретателю иногда удается разбогатеть и войти в замкнутый слой высшей финансовой элиты, а это уже совсем «не по правилам».

По мере вымирания изобретателей-одиночек, сформировался слой инвенторов, работающих за зарплату, государственную или частную. Здесь, однако, возникли свои проблемы.

Дело в том, что успех изобретения никоим образом не гарантирован. Это означает, что финансировать изобретательскую деятельность по обычным финансовым схемам нельзя, а других схем, в общем-то, и нет. В результате приходится выбирать между двумя плохими вариантами: либо обеспечиваются интересы инвестора, тогда неудачливый изобретатель лишается всего имущества, а у удачливого просто забирают изобретение, либо гарантируются интересы изобретателя, тогда инвестор до бесконечности оплачивает удовлетворение чужого научного и инженерного любопытства.

Венчурные фонды, как правило, работают по первой схеме, национальные инновационные системы — по второй. Советский Союз можно считать предельным примером инновационной системы.

Инфраструктура, способная к расширенному производству инноваций, а нас в связи с вышеперечисленными задачами интересует именно это, должна представлять собой замкнутый самовоспроизводящийся цикл. В настоящее время созданы и функционируют все элементы такого цикла, но замкнуть его пока никому не удается. То есть мы угадали все буквы, слова не получилось.

Будем понимать под инновацией любой новый укрупненный смысл, обладающий определенным статусом на некоторой территории, не обязательно связной, в течение определенного времени.

Здесь «новый» означает, что данный смысл не был известен ранее — во всяком случае, неопределенному кругу лиц. «Распакованный» подразумевает, что новый смысл понятен лингвистически, структурно, схематически, ясен с точки зрения возможной пользы и т. д.

В.Налимов объединяет все это под формулой «установлен семантический спектр». Имеется в виду, что новое стало понятным и применимым. «Укрупненный» — следовательно, обладающий системными свойствами или претендующий на системность, то есть, новое порождает технологии, ускоряющие, управляющие или называющие, которые входят в технологический пакет или даже такой пакет образуют. «Форматированный» смысл допускает трансляцию неопределенному кругу лиц: инновации можно научить.

Данное определение является наиболее общим, поскольку схватывает все известные на сегодняшний день типы инноваций:

• Технические усовершенствования, нововведения или изобретения;

• Технологии, технологические пакеты, ноу-хау;

• Бренды;

• Идеи, концепции;

• Социальные практики;

• Образы жизни, мысли, деятельности, форматы существования;

• Цивилизационные принципы, ценности, пределы, парадигмы, онтологемы, эпистемы

• Парадоксы.

Автокаталитическая система, производящая и обслуживающая инновации, выглядит следующим образом:

Здесь первоэлементом и первопричиной является креативный генератор. Это может быть отдельный изобретатель-инвентонарий или человеческая «знаниевая машинка», в которой генерация происходит в промежутках между людьми.

Такие машинки созданы и устойчиво работают.

Несмотря на барьерное торможение, с этим звеном инновационного цикла все обстоит вполне благополучно. Это легко понять, даже исходя из количества более или менее образованных людей на современной Земле (порядка миллиарда) и закона больших чисел.

Креативный генератор работает в режиме Оракула: его продукцией являются обрывки мыслей, идей, конструкций, схем. Это еще не инновация и даже не новация — это интеллектуальное сырье, хотя и довольно богатое.

Вторым звеном инновационного цикла является семантический трансформатор. Он переводит новое, полученное креативным генератором в транслируемую форму, то есть записывает озарения инвентонария на научном или инженерном языке.

Эта работа требует двух специфических компетенций — сборщика, превращающего интеллектуальное сырье в продукт, и редактора, который придает этому продукту форму. Обе эти компетенции в современном мире дефициенты, и особенно плохо семантический трансформатор работает в России.

Роль редактора может выполнять существующая система НИРов-НИОКОв: отраслевые институты, академические институты, конструкторские бюро, Академия Наук, органы, занимающиеся стандартизацией. На практике, перечисленные организации, за редким исключением, занимают не позицию редактора, а гораздо менее востребованную, но удобную позицию критика. Что касается сборщика, то данная функция вообще не оформлена институционально, и этой работой приходится заниматься самому изобретателю, его непосредственному начальнику или, что чаще, руководителю направления в НИИ или КБ.

На Западе дело обстоит несколько лучше, поскольку существуют специальные структуры, на которые возлагается функция семантического трансформатора — «Фабрики мысли» (Think Tank`и). Think Tank, собственно, и занимается тем, что собирает результаты работы исследовательских центров и переводит их на язык, понятный государству и бизнесу. В США где-то около 28 тысяч таких «фабрик мысли».

В теории эта система работает вполне исправно, на практике уже к концу ХХ века европейские и американские Think Tank`и начали терять связь с реальными исследованиями и переходить на ту же критическую позицию, что и российская отраслевая наука.

Результатом работы семантического трансформатора является новация: это уже продукт, который может быть использован, но пока этот продукт существует сам по себе, никак не связан с социальной средой и плохо прописан в среде технологической.

Следующим шагом является включение новации в тот или иной технологический пакет или, в некоторых случаях, создание пакета под новацию. Эта процедура вообще не институционализирована, поэтому большинство новаций, выходящих за рамки усовершенствований, оказываются в технологической «пустоте» и остаются невостребованными. В теории эту задачу, опять-таки, должны решать Think Tank`и, на практике она выше их возможностей. В результате и в России, и на Западе новации упаковываются в пакеты специальными постановлениями правительства:

В РФ это федеральные, региональные и отраслевые целевые программы, в США — законодательные инициативы в той или иной технологической области.

Следующее звено цикла является решающим: новация обретает статус и становится инновацией. При этом она легализуется и в обязательном порядке стандартизируется.

В настоящее время российский научный и инженерный корпус изо всех сил пытаются убедить, что единственной возможной формой легального статуса инновации является статус продукта, продающегося на мировых рынках. «Инновация — это то, что имеет рыночную стоимость и может быть продано». В действительности, экономические формы легализации нового и иного — не единственные и даже не самые значимые.

Начнем с того, что для определенного класса новаций рынка может не существовать. Ну, не было в 1950-е годы рынка персональных компьютеров, а эксперты и маркетологи утверждали, что если такой рынок когда-нибудь и возникнет, то его емкость будет исчерпываться единицами штук в год. Они говорили о трех-четырех компьютерах…. И в индустриальной логике эти эксперты были правы.

Соответственно, формой легализации новации может быть не включение в один из существующих рынков, а создание рынков или даже системы рынков. Когда-то Советский Союз это неплохо умел. Сейчас подобной техникой владеют только Соединенные Штаты.

Далее, статус инновации может быть зафиксирован юридически — судом, авторскими и патентными организациями, административно — государством или нормативно — через систему стандартов и техрегламентов. Этим приемом легализации широко пользуется Европейский Союз, а в области биотехнологий — США. В области атомной энергетики командные высоты также занимают американцы, но опосредовано — через структуру МАГАТЭ.

Россия предельно дефициентна в области нормативной легализации инноваций, поэтому регулярно вынуждена приобретать свои собственные изобретения.

Наконец, новация может стать инновацией, будучи прописана и закреплена непосредственно в социальных практиках и образе жизни. Хорошим современным примером может служить фитнесс, а если углубляться в историю, то, скажем, майорат.

В целом механизмы легализации инноваций вполне адекватны, широко представлены во всем мире и работоспособны.

Когда новация превращается в инновацию, ее можно начать потреблять. Субъектом потребления может быть рынок, отдельный человек, государство, общество, мир, социосистема… Поскольку в настоящее время создано «общество потребления», здесь нет нужды ни в каких специфических механизмах: все социальные структуры и институты выступают в роли такого механизма. Нужно, однако, иметь в виду, что общество потребления не вечно, и при изменении общественных паттернов поведения проблема потребления инноваций может встать достаточно остро.

Как, например, она остро стояла в Советском Союзе, где оставались невостребованными сотни и тысячи инноваций, доведенных до технологий, опытных образцов а, иногда, и до серийного производства.

Последнее звено: сделанная и потребленная инновация должна быть оплачена. Для этого существует масса институциональных решений: частные, корпоративные и государственные инвесторы, венчурные фонды, исследовательские гранты. Технопарки. Бизнес-ангелы.

К сожалению, ни одно из этих решений не работает. Проблема не в том, что инновации не оплачиваются. Проблема в том, что их оплачивают «не тому» и «не тогда». Мобильные операторы по всему миру получают огромную прибыль: общество с радостью оплачивает услуги мобильной связи. Но ни цента из этих денег не получают те научные и инженерные центры, которые когда-то создали сотовую связь в рамках космических исследовательских программ.

Таким образом, инновационный цикл остается незамкнутым или замыкается «в ручном режиме», то есть государством через налоговую систему. А эта система крайне медлительна и неповоротлива, что, собственно, представляет собой одно из проявлений барьерного торможения.

 

6. Системная инженерия

Усложненность инженерного Знания и потеря системной компетенции инженера привела к острой необходимости в интегрирующей дисциплине, позволяющей выстраивать какие-никакие связи между требованиями Заказчика, технологическими возможностями и наличными ресурсами. Речь идет, по сути, об управлении крупными проектами, такими как ядерная электростанция, крупный боевой корабль, новый авиалайнер или снегоуборочный комплекс для обслуживания большого города.

При проектировании большой системы очень трудно, фактически невозможно, заранее согласовать все требования, которым она должна удовлетворять. Кроме того, обычно, Заказчик не различает между собой цели, задачи, рамки и требования, поэтому Конструктор не может корректно задать систему параметров, описывающих объект, и определить оптимальные значения этих параметров. Например, при проектировании билетной кассы неявно предполагается, что это — помещение, что оно находится в театре или на вокзале, что в нем работает кассир, что билеты продаются за наличный расчет. Между тем, касса может быть виртуальной или представлять собой терминал самообслуживания или вообще находиться в вагоне (зрительном зале), или принимать оплату в виде СМС-сообщения. Поэтому требования «построить кассу и «создать систему для распространения билетов» провоцируют совершенно разные решения, в то время как большинство Заказчиков считает такие требования синонимами.

Нечеткость или, напротив, излишняя детализаций требований приводит к запаздыванию технических и инженерных решений, а в большинстве случаев — к переделке уже готового. Кроме того, как правило, проектировщики и думать не думают о тех требованиях, которые, якобы, подразумеваются сами собой, но в техническом задании прямо не указаны. Например, о том, что танк или бомбардировщик иногда приходится ремонтировать. Или о том, что атомный реактор по окончании срока эксплуатации нужно утилизировать. Тем более, не принимается во внимание возможное изменение со временем нормативно-правовых норм. Так пострадал «Конкорд». Еще существует изменение базовых эксплуатационных расходов — это про тот же «Конкорд», и целый ряд моделей автомобилей.

Таким образом, перед инженерами встает четыре взаимоувязанные задачи:

Учесть при проектировании не только саму систему и ее непосредственное окружение, но и все среды, в которые эта система вписана, причем в их сценарном развитии;

Проанализировать полный жизненный цикл системы от ее создания до утилизации, принять во внимание расходные материалы, отходы и другие обременения;

Проектировать систему таким образом, чтобы иметь возможность реализовывать новые требования, поступающие от Заказчика уже после начала работы, а, зачастую, и после ее окончания.

При этом нужно еще в процессе проектирования экономить время и финансовые ресурсы, что, опять-таки, означает свести к минимуму возможные переделки.

В принципе, в этих требованиях нет ничего особенного и даже ничего нового — примерно так работали проектировщики в конце XIX века. Но сейчас нет ни инженеров, способных удержать в голове проект целиком, ни инвесторов, умеющих с этими инженерами сотрудничать. Поэтому возникла необходимость эмулировать такого «идеального инженера вместе с идеальным инвестором» в виде определенной инженерной доктрины. Так появилась системная инженерия и автоматизированная система проектирования, на наших глазах развившаяся от 3D до 6D подхода. 6D — это три известных пространственных измерения, время (автоматизированный сетевой график), деньги (автоматизированный финансово-инвестиционный график), поставки оборудования и перемещение рабочей силы (автоматизированный логистический график).

Системно-инженерный подход может быть реализован несколькими способами, то есть к самому этому подходу можно предъявить различные требования и получить разные системные инженерии.

Лин-инженерия (lean)

Этот подход хорошо описан в литературе и в Интернете. Он разрабатывался японцами в конце 1940-х годов и лег в основу проектных решений автомобилестроительных корпораций Страны Восходящего Солнца, в частности, «Тойоты». В тот момент Япония остро нуждалась в автомобилях, но платежеспособный спрос был мал и слабо предсказуем, ни о каких международных рынках не могло быть и речи. Поэтому требовался автомобиль, дешевый в малосерийном производстве.

Была построена системная модель, оптимизированная по критерию минимальности используемых ресурсов — отсюда и термин «лин-инженерия», то есть «худая», «тощая», «экономная». Все затраты были разбиты на две категории: те, за которые потребитель готов платить, поскольку они увеличивают полезность изделия, и все остальные. Затраты второго типа могут быть важны для производителя, но качеств автомобиля не меняют, и покупатель платить за них не хочет. Так, ему совершенно неинтересно, сколько времени машина стоит на складе и сколько ее хранение стоит. Тем более, он не готов оплачивать хранение комплектующих или, тем паче, ожидание этих комплектующих. В результате вырисовывается концепция автомобиля, который собирается прямо к продаже под заказ, причем все детали также поступают по мере их востребованности.

Понятно, что потребитель не заинтересован в топ-менеджерах и вообще управленческом аппарате, не готов платить за рекламу и с большим трудом согласен финансировать исследовательские разработки и проектирование новых машин, если только это не приводит к существенному улучшению эксплуатационных характеристик. Зато он очень ценит всевозможные мелкие усовершенствования и доработки — поэтому концепция лин-инженерии всегда сопровождается подходом кайдзен — потоком непрерывных изменений.

На первый взгляд, лин-подходу преступно искать альтернативу, поскольку она обеспечивает высочайшую коммерческую эффективность системы, и история японского автомобилестроения убедительно это доказывает.

Собственно, менеджерское звено ведущих российских корпораций сейчас только тем и озабоченно, чтобы в максимальной степени внедрить у себя лин-подход. Однако, есть все основания утверждать, что в условиях российской Федерации эпохи постиндустриального кризиса он вообще работать не будет.

Прежде всего, приходится поставить вопрос, как применять японский подход, если у вас есть несколько ресурсов, по которым необходимо добиться оптимизации? Нет никаких сомнений, что в Японии середины ХХ века критическим был именно финансовый ресурс, но кто сказал, что в сегодняшней России это так?

Критическим может быть время: если сегодня технической системы нет, то завтра она уже не нужна. Очень часто критическим ресурсом оказываются кадры. Возможны самые разные варианты.

Во-вторых, хотя формально лин-инженерия не препятствует исследовательской и конструкторской работе, поскольку новые технические решения повышают потребительские качества системы, на практике именно на НИРах и НИОКРах начинают экономить в первую очередь. В результате Япония — цитадель лин-инженерии стала «страной улучшателей», не способной сделать самостоятельный шаг развития. Техническая отсталость бывает разная, иногда она выглядит очень даже высокотехнологичной :-).

Кроме того, лин-инженерия совершенно не создает резервов. Поэтому у страны, исповедующей этот подход, отсутствует запас прочности по отношению к любым трудностям — от природных катастроф до войн.

Вообще довольно странно переносить опыт одной отдельно взятой и из-за своей технической отсталости проигравшей войну страны времен расцвета индустриальной фазы на совершенно другие миры-экономики времени кризиса этой фазы.

Фэт-инженерия (fat)

Этот подход никогда не формулировался в виде доктрины, но более четверти века определял техническую политику Советского Союза, да и Соединенным Штатам он был не чужд. Как понятно из названия, он полностью противоположен лин-инженерии. Основная идея: деньги — не главное, люди — тоже. Главное — как можно быстрее получить техническую систему с максимально возможными, а еще лучше — невозможными характеристиками. Ставка на результат любой ценой.

Понятно, что этот подход структурно эквивалентен лин-инженерии — не лучше нее, но и не хуже, и обладает примерно таким же количеством недостатков. Американцы, например, сделали истребитель YF-12A, несомненно, лучший в мире. Но самолет оказался настолько дорогим, что принять его на вооружение в качестве истребителя оказалось нереально: пара авиакрыльев «черных дроздов» посадили бы бюджет ВВС в ноль. Пришлось срочно переквалифицировать самолет в разведчика под названием SR-71.

Советский Союз, в свою очередь, построил титановую подводную лодку проекта 661, которую тоже не удалось пустить в серию — нужного количества титана в то время в стране просто не было. Подобные случаи были не единичны. Вообще фэт-инженерия позволяет получать уникальные, лучшие в мире единичные экземпляры чего-либо, но, вот, с массовым выпуском продукта, да еще сколько-нибудь конкурентоспособного, она, как правило, не справляется.

С другой стороны, именно фэт-подход позволил выйти в Космос и долететь до Луны, ввести в эксплуатацию, пусть ненадолго, «Конкорд» и Ту-144, развернуть сеть Интернет. Да и коммерческие теплоходы на подводных крыльях, всем известные «Кометы» и «Метеоры» создавались в рамках этой же технологической концепции. Строго говоря, современная российская и мировая ядерная энергетика все еще пользуются, как инновационными и передовыми, системами, разработанными в фэт-логике в 1960-х годах.

С сугубо практической точки зрения лин-инженерия эффективнее, фэт-подход имеет большую перспективу. Лин-системы существуют в настоящем, фэт-системы создаются для Будущего. Первые позволяют повысить уровень жизни в стране, вторые — изменить качество жизни и, в некоторых случаях, придать ей дополнительный смысл.

Вопрос в принятии решения.

Хаос-инженерия (chaos)

Термина хаос-инженерия нет, но, в действительности, этот подход используется очень давно. Упрощая, можно сказать, что это инженерная версия «дорожной карты». В политическом проектировании дорожная карта используется, если вы понятия не имеете, как достичь заявленной цели, например, мира на Ближнем Востоке. Вместо плана, то есть перечня действий с указанием сроков, рисков, исполнителей и ответственности, создается документ, не содержащий никакой конкретики и сводящийся к описанию условной траектории движении: сначала так, потом вот так, ну а затем уж можно так … Обычно, никакой реальной деятельности эта управленческая техника не подразумевает, хотя исключения бывают.

В инженерном деле хаос-подход применяется в тех случаях, если проектируется система, требования к которой заведомо не могут быть сформулированы до начала работ. Как это было, например, с атомной бомбой. На начало Манхэттенского проекта критическая масса урана была известна с точностью до двух порядков, относительно плутония вообще отсутствовала какая-либо исходная информация.

В подобных условиях бесполезно рисовать 6D графики и рассуждать об экономии ресурсов: мы еще не представляем себе, какие ресурсы нужно будет экономить и ради чего. Можно, однако, спланировать ближайший шаг, не загадывая пока, что будет дальше, но оставляя себе возможность маневра в любом направлении. Так, школьник, столкнувшийся с задачей, явно превосходящей его возможности, часто решает ее методом хаос-инженерии: как взять этот интеграл, я понятия не имею. Но вижу, что можно сделать тригонометрическую подстановку, выражение явно упростится. Попробуем, вдруг поможет?

Хаос-инженерия, пошаговое итеративное проектирование, является формой коммуникационного Протокола (смотри главу 8) между современным инженером и современным Заказчиком, которые друг друга не понимают и друг другу не доверяют. Этот подход является достаточно затратным, он не слишком эффективен, но он минимизирует согласования, то есть, позволяет двигаться вперед. Пусть, не лучшим из возможных путей, но, во всяком случае, в направлении цели.

Хаос-подходу отдали дань все инженерные школы, но наиболее отчетливо он проявлен во Франции начала ХХ столетия, где для его описания был даже специальный термин «система Д»: «начнем, а там как-нибудь выкрутимся».

Сим-инженерия (sim)

Сим-концепция — рафинированная, утонченная, красивая и крайне рискованная версия хаос-подхода. Суть в том, что вы проектируете систему инвариантной (симметричной) относительно любых требований, которые будут придуманы Заказчиком или определятся по мере развертывания работ. Примерный диалог:

— Мы хотим реактивный бомбардировщик

— Да, мы как раз закончили его проектирование, собираем опытный экземпляр.

Через месяц:

Нет, бомбардировщик больше не нужен, а нужен истребитель.

Да, мы как раз его только что собрали, сегодня установим вооружение, завтра начинаем испытания. Кстати, если вам потом все-таки понадобится бобер, звоните…

Текст, разумеется, вымышлен, но универсальные многоцелевые системы: шведский «Дракен», французский «Мираж», американский «Фантом» и др., — создавались примерно таким образом — и именно в сим-логике.

В отличие от классического системноинженерного подхода, работающего со стандартами и техрегламентами, сим-инженерия опирается на технологические инварианты и примитивы.

Сим-инженерия минимизирует технологические развилки и максимизирует инварианты.

Сим-подход позволяет находить самое ценное и красивое из технических решений. Он дает возможность проектировать, а иногда и строить систему в опережающей логике — еще до того, как определяться все требования к ней и будут согласованы все шаги и развилки. Он столь же гибок, как хаос-метод, столь же эффективен, как «бережливый подход» и позволяет создавать технические системы, столь же прогрессивные, как фэт-инженерия.

Понятно, что все это — не бесплатно. Сим-инженерия требует очень высокой подготовки проектировщиков, причем, кроме сугубо инженерной компетенции, они должны удерживать компетенции прогностика, ученого и менеджера. В частности, они должны уметь сценировать-в-конструировании, то есть, как на уровне проекта, как целого, так и на уровне отдельных технических решений все время поддерживать вариантность и вариабельность. Как правило, это усложняет и сами конструкции и их дальнейшее эксплуатационное обслуживание.

Кроме того, сим-инженерный подход всегда сопряжен со значительным риском. По сути, это — прогностическая инженерия, а в прогнозировании легко ошибиться.

Представляет отдельный интерес возможность сочетания всех четырех инженерных подходов в одном проекте.

Замкнутые циклы

Системная инженерия с ее управлением технологическими циклами — от проектирования до захоронения технической системы — естественно приходит к идее замыкания этих циклов, причем на всех уровнях:

• собственно, производства,

• производства вместе с производственными фондами,

• технологий,

• технологических линеек,

• технологических пакетов,

• технологических укладов,

• фаз развития :-).

Замкнутые циклы отвечают социосистемной парадигме и основным положениям стратегии, поскольку минимизируют, с одной стороны, потребляемые ресурсы, а с другой различные обременения.

Анализ мировой энергетики, выполненный нами в 2010 г., показал, что корректное сравнение различных энергетических технологий требует учитывать:

• Потребление первичных ресурсов, то есть, тех, которые прямо и непосредственно расходуются на производство электроэнергии. Например, нефть, газ, уголь… Эти ресурсы могут быть физически неисчерпаемые (солнце, энергия ветра, рек, прилив, торий), практически неисчерпаемые (уголь, литий, гелий 3, уран 238), дефицитные (нефть, газ, уран 235).

• Потребление вторичных ресурсов — тех, которые используются для создания необходимых условий определенной технологической деятельности. Так, чтобы получить электроэнергию на гидроэлектростанции, требуется построить плотину и создать водохранилище. При этом будет затоплена земля, что означает потребление данной гидроэлектростанцией всех ресурсов, которые существовали или могли быть произведены на затопленной площади.

• Прямые обременения — угольные отвалы, оксиды серы и азота, нефтяные загрязнения почвы и воды, загрязнения, возникающие при производстве и утилизации солнечных батарей, радиоактивные загрязнения и отработанное ядерное топливо и т. д.

• Косвенные обременения. Например, инфразвуковое излучение ветрогенераторов или влияние приливных станций на снижение биологического разнообразия литорали.

• Виртуальные обременения, которых «нет, но функции их выполняются ». «Парниковые газы». Или радиация, которая «везде».

Замыкание топливного цикла возможно по урану 235 (замкнутый ядерный топливный цикл). При этом происходит рециклинг отработанного ядерного топлива с резким уменьшением его объемов. Теоретически и практически возможно свести эти объемы почти до нуля, сжигая нерегенерирующую часть ОЯТ в жидко-солевых реакторах-дожигателях.

С социосистемной точки зрения это более, чем выгодно. В рамках современных бизнес-моделей невыгодно совсем, поскольку формально удорожает производство электроэнергии. Вообще, как это ни странно, не существует корректного способа оценки рентабельности замкнутых циклов.

Переход к замкнутым производственным циклам может стать адекватным ответом современному «экологическому терроризму», поскольку позволяет минимизировать воздействие человека на природу, не отказываясь при этом от активной инженерной деятельности (смотри Приложение 2).

Естественной формой экономической жизни в условиях рыночной экономики и «альтернативной экологии» замкнутых циклов является кластер. Здесь следует заметить, что данный подход требует замыкания производства также и по человеческому ресурсу, что предполагает создание привязанной к территории, но, отнюдь, не глобализированной системы образования:-) (смотри главу 4).

В условиях современной России естественной формой развития депрессивных территорий является мини-кластеризация. Под мини-кластером понимается система из 3–5 объектов, связанных единой транспортной и энергетической инфраструктурой и общим производственным процессом, оперирующим малыми и сверхмалыми сериями — опытные заводы, эксклюзивные производства.

Кластер проектируется, как организационная, коммуникативная, общинная и производственная форма.

Циклы по производству и инфраструктуре замыкаются для каждого кластера, используются отвалы, шахтные воды и т. д.

Логика мини-кластеров: советская инфраструктура — индивидуальные промыслы — новые институциональные решения — новые сбытовые сети (сетевая распределенная мануфактура). Проектируется, не финансовая, а производственная диверсификация.

Общая теория систем

И системная инженерия, и ТРИЗ, и метод анализа технологических пакетов, и, до некоторой степени бионика были созданы в рамках так называемого «системного подхода», разработанного в середине ХХ столетия. Будет уместно сказать несколько слов об общих особенностях этого подхода.

Системный подход — направление методологи исследования, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов и совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы.

В рамках этого подхода любая система рассматривается, как совокупность взаимосвязанных элементов (компонентов), имеющая выход (цель), вход (ресурсы), связь с внешней средой, обратную связь.

Основные принципы системного подхода:

• целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему, как единое целое, и в то же время, как подсистему для вышестоящих уровней.

• иерархичность строения, то есть наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня;

• структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами её отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры;

• множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом;

• Системность, свойство объекта обладать всеми признаками системы.

Первоначальные представления о системах восходят к глубокой древности. Генезис современного системного подхода связан с именами Ф.Энгельса, А. Богданова, Ф.Броделя, Л. фон Берталанфи, Р.Акофу, В.Садовского, В.Свидерского, В.Лекторского.

Теория систем начала активно развиваться после Второй Мировой войны — в том числе, на основании созданного в военное время метода исследования операций, позволившего, в частности, оптимизировать штатное расписание зенитной артиллерии, повысить эффективность бомбардировочной авиации и противолодочных сил союзников на Атлантике.

Для последней четверти ХХ века характерен переход к изучению неравновесных состояний и необратимых процессов в сложных системах (И.Пригожин, Н.Моисеев, Г.Малинецкий).

Само понятие «общая теория систем» предложено Л. фон Берталанфи, который впервые показал наличие изоморфизма законов, управляющих развитием систем различной природы.

границах теории систем характеристики любого сложно организованного целого рассматриваются сквозь призму четырёх фундаментальных определяющих факторов:

Ÿ• устройство системы;

Ÿ• её состав (подсистемы, элементы);

Ÿ• текущее глобальное состояние системной обусловленности;

Ÿ• среда, в границах которой развёртываются все её организующие процессы.

Известно довольно много «общесистемных законов», установленных физиками, кибернетиками, биологами, психологами, экономистами и администраторами. Весьма интересна попытка придать статус общесистемных законов некоторым закономерностям, отражающим современный этап развития капитализма. Таковы, например, «принцип актуализации функций», устанавливающий необходимость «дисциплинарного общества», «принцип прогрессирующей механизации», который в современной формулировке фиксирует необходимость регулирования центром отношений между элементами системы. «Закон опыта» У.Эшби фиксирует современное состояние управленческих механизмов и систем и также не носит общесистемного характера.

Приведем здесь в кратких формулировках некоторые положения, которые, на наш взгляд, действительно носят общий характер:

• «гипотеза семиотической непрерывности», согласно которой система есть образ её среды;

• «принцип обратной связи», указывающий, что устойчивость в сложных динамических формах достигается за счёт замыкания петель обратной связи;

• «принцип организационной непрерывности», утверждающий, что любая возможная система принципиально разомкнута относительно своего внутреннего состава;

• «принцип совместимости» фиксирует, что «условием взаимодействия между объектами является наличие у них относительного свойства совместимости», то есть относительной качественной и организационной однородности;

• «принцип взаимно-дополнительных соотношений» указывает что необходимой «основой всякой устойчивой системной дифференциации является развитие взаимно-дополнительных связей между её элементами »;

• «закон иерархических компенсаций» фиксирует, что «действительный рост разнообразия на высшем уровне обеспечивается его эффективным ограничением на предыдущих уровнях»;

• «закон минимума» — общая устойчивость системы определяется наименьшей её частичной

• «закон расхождения» (Г.Спенсер), также известный как принцип цепной реакции фиксирует, что активность двух тождественных систем имеет тенденцию к прогрессирующему накоплению различий.

Понятия системы и структуры системы являются в ОТС центральными, их обсуждению посвящена не одна книга.

Следуя Р. Акофу и В. И. Свидерскому различать понятия системы и совокупности [89] .

Назовем совокупностью элементов любое их объединение.

Совокупность элементов назовем системой, если она имеет положительную энергию связи или если в динамике составляющих её объектов существуют корреляции. Положительность энергии связи означает, что разложение системы на отдельные элементы требует внешнего воздействия. (Разложение следует понимать как последовательное удаление элементов на бесконечность). Термин «корреляция может быть рассмотрен чисто математически.

Назовем окружающей средой данной системы «совокупность всех объектов, изменение свойств которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы».

Перейдем теперь к определению понятия «структура». Большинство специалистов придерживается классического взгляда на структуру, как на совокупность связей, отношений между объектами системы. Альтернативная формулировка, выдвигающая на первый план понятие взаимодействия, принадлежит В.Свидерскому и О.Зенькиной.

По — видимому, бессмысленно вдаваться в дискуссию об эквивалентности или неэквивалентности категорий «отношение»: «взаимная связь» и «взаимодействие». Обыденные значения этих терминов, во всяком случае, не вполне совпадают. Нам представляется более естественным отталкиваться от понятия взаимодействия.

Однако, само по себе понятие взаимодействия носит слишком общий и в известной степени поверхностный характер. Хотелось бы построить такое определение, в котором исходным был бы термин, обозначающий причину, источник взаимодействия. Этот термин — противоречие — принадлежит диалектической философии.

Любое противоречие внутри системы или между системой и окружающей средой определим как структурный фактор. Будем называть in-структурой совокупность всех структурных факторов, порожденных отношениями внутри системы; совокупность остальных факторов назовем out-структурой. In— и out-структуры вместе образуют структуру системы.

Нетрудно видеть, что данное определение согласуется с классическими — противоречие подразумевает взаимодействие, взаимосвязи, неоднородности в системе, «динамические противоречие — это всегда сложные динамические структуры».

Понятно, что число структурных факторов может быть сколь угодно велико. В процессе исследования необходимо абстрагироваться от большинства из них, сосредоточив свое внимание на немногих. Процедуру редукции структуры, то есть, исключения из рассмотрения части структурных факторов, будем называть выделением уровня исследования.

Концепция уровней исследования позволяет конкретизировать понятия изо— и гомоморфизма систем. Назовем две системы изоморфными на определенных уровнях исследования, если совпадают их структуры, и гомоморфными — если одна структура образует подмножество другой.

В построенном понятийном аппарате простой вид приобретают законы диалектики.

Закон единства и борьбы противоположностей обычно записывается следующим образом: «наличие противоречий в системе вызывает движение, направленное на разрешение этих противоречий» (прямая формулировка) и «движение системы означает существование в ней противоречий» (обратная формулировка).

В терминах классической теории систем данный закон приобретает вид: «движение системы, её развитие есть (..) самодеятельный диалектический процесс, то есть, процесс, в котором противоречие в данной системе вызывает её постоянное движение и развитие».

В предложенной системе определений наличие противоречий означает структурность. Тогда первый закон диалектики записывается следующим образом: «структурность системы на данном уровне исследования представляет собой необходимое и достаточное условие её динамичности на том же уровне». Назовем это утверждение законом динамики систем.

Заметим, что оно включает в себя и прямую, и обратную формулировки закона единства и борьбы противоположностей, позволяет рассматривать эволюцию замкнутой системы, не прибегая к посторонним силам.

Второй закон диалектики, который принято называть законом перехода количества в качество, не имеет удобной формулировки аксиоматического типа. Чаще всего он записывается в следующем виде: «накопление незаметных, постепенных изменений в определенный для каждого процесса момент с необходимостью приводит к существенным, коренным, качественным изменениям, к скачкообразному переходу от старого качества к новому».

В рамках системного подхода качественные особенности cиcтeмы определяются её структурой, количественные факторы можно выразить через состояние. Соответственно, качественный скачок означает переход от одной структуры к другой, в то время как медленные, качественные изменения происходят внутри одной структуры.

В.Свидерский указывает: «Качество, как единство элементов и структуры допускает определенные изменение входящих в него элементов без изменения всей структуры. Подобные изменения в рамках данного качества носят название количественных изменений (…) содержанием качественного скачка выступает изменение структурной связи элементов».

Наиболее простая и точная структурная формулировка второго закона диалектики выглядит следующим образом: «структурные факторы системы устойчивы почти всегда. Если Т — время жизни системы, а Т— суммарное время структурных изменений, то 0< Ʈ/ T<<1». (Закон динамики структур).

В развернутой форме данное утверждение означает, что в течение определенного длительного времени система развивается, сохраняя свою структуру, а затем происходит качественный скачок, выражающийся в замене одной структуры другой, причем длительность скачка много меньше периода квазистационарности.

Интересно, что, как оказалось, этот закон носит не всеобщий характер. Подобно пятому постулату Эвклида, который, в действительности, классифицировал виды пространств, выделяя плоские и искривленные, закон перехода количества в качество классифицирует системы.

Если в системе не меняется ни один структурный фактор, пока эта система существует, она относится к механическим или примитивным, ее динамика может быть просчитана до конца. К примитивным системам относится математический маятник. Или Земля, если мы рассматриваем ее в задаче обращения планеты вокруг Солнца.

Если в системе закон перехода количества в качество выполняется в своей полной формулировке: то есть, некоторые структурные факторы меняются, но смена их происходит очень редко, в результате Ŧ/T<<1, мы имеем дело с аналитической системой. Именно такие системы, по преимуществу, и изучаются ОТС. К аналитическим системам относится физический маятник, военная операция, технические системы, например, линейные корабли или реактивная авиация, классический рынок.

Существуют, однако, системы, в которых структурных факторов настолько много, что, хотя каждый из них «почти всегда устойчив», в каждый момент времени меняется хотя бы один из них. То есть, неравенство Ŧ/T<<1 действует не для всей совокупности структурных факторов, а для каждого из них, и должно быть заменено на два соотношения:

(1) для любого j Ŧj/T<<1, но

(2) (Σ Ŧj)/T≈1.

Такие системы назовем хаотическими. Их изучение началось в конце ХХ века и очень далеко не только от завершения, но и от получения каких-либо практических результатов. К хаотическим системам относится атмосфера планет, человеческое общество, вероятно биоту, как совокупность всех форм жизни на земле, возможно, современный деривативный рынок (смотри главу 6).

Теоретически возможна система, в которой в каждый момент меняются все структурные факторы, причем, число их очень велико.

для любого j: Ŧj/T≈1, и

(Σ Ŧj)/T>>1.

Такие системы предсказываются современной физикой и могут быть названы сингулярными. К ним относится пространственно-временная пена Д.Уиллера, и это — единственный известный пример сингулярной системы, и, вероятно, вообще единственный:-).

Особые трудности в классическом диалектическом материализме связаны с законом отрицания отрицания. Интуитивно этот закон воспринимается очень хорошо, так что приходится считать, что он описывает какие-то весьма существенные свойства материального мира. Но все попытки предложить его аксиоматическую формулировку были, насколько мне известно, безуспешными. До сих пор утверждается, что он «выражая преемственность, связь нового со старым, повторяемость на более высокой стадии развития некоторых черт предыдущей стадии, указывает на принципиальные особенности процесса движения — создание новых сущностей, которые оказываются «третьими» по отношению к парам противоположностей, вызвавших движение, и на противоречивый, преходящий характер этих сущностей». Аналогично у В. Свидерского: «данный закон содержит в себе четыре основные черты: развитие как отрицание, поступательный характер развития, ступенчатость развития и известное повторение на последней стадии развития некоторых существенных черт первой ступени, но на новой основе».

Нельзя не признать, что структурная формулировка третьего закона диалектики, хотя она и выглядит более ясной и четкой, несколько разочаровывает по сравнению с общепринятой.

«Структурность системы сохраняется в процессе динамики».

Или, другими словами , разрешение диалектического противоречия — событийное или проектное — вызывает возникновение, по крайней мере, одного диалектического противоречия, причем — на том же уровне исследования.

Отметим, что три закона диалектики линейно связанны. Действительно, если структурная система динамична, а динамичная структурна, то и динамичность, и структурность системы должны быть сохраняющимися характеристиками. Таким образом, базис законов диалектики состоит лишь из двух независимых утверждений.

Очевидным следствием законов диалектики является закон однозначности динамики: динамика системы на данном уровне исследования однозначно определяется её структурой и начальным состоянием.

Понятно, что точная динамика определяется полной структурой — совокупностью всех структурных факторов. Поэтому следует стремиться учесть все стороны, все связи изучаемой системы. Таким образом, следствием закона однозначности динамики и определения термина «структура» оказывается закон всеобщей связи явлений.

Из второго закона диалектики вытекает также закон взаимного превращения друг в друга противоположностей, доведенных до крайности и основополагающий принцип общей теории систем, утверждающий, что изоморфные системы ведут себя одинаково.

Структурные формулировки законов диалектики могут быть переведены в форму динамических соотношений, описывающих взаимодействие систем:

Заметим прежде всего, что динамика системы, находящейся вблизи равновесного состояния, должна подчиняться обобщенному принципу Ле-Шателье-Брауна: система препятствует любому изменению своего состояния, вызванному как внешним воздействием, так и внутренними процессами , или, иными словами, — любое изменение состояния системы, вызванное как внешними, так и внутренними причинами, порождает в системе процессы, направленные на то, чтобы уменьшить это изменение.

Так, например, выброс в атмосферу фреонов, разрушающих озон, приводит вовсе не к разрушению «озонового слоя», как это представляется «зеленым», а к сдвигу равновесия в обратимой химической реакции превращения кислорода в озон: 3О2 <-> 2О3.

Точно так же, выброс «парниковых газов» приводит не к повышению концентрации СО2, как думают сторонники концепции «глобального потепления», а к смещению карбонатгидрокарбонатного равновесия в мировом океане:

2NaHCO3 <-> Na2CO3 + H2O + CO2. (Мы не обсуждаем здесь сомнительную тему влияния концентрации углекислого газа на температуру).

Примерами проявления принципа Ле-Шателье-Брауна могут служить правило Ленца и третий закон Ньютона; из данного принципа вытекает также важное для термодинамики соотношение взаимности Онцагера. Принцип Ле-Шателье объясняет распространенность в природе (в физике, в химии, в биологи, в популяционной динамике, в общественных отношениях) процессов, описывающихся уравнением гармонических колебаний или — на следующем уровне исследования — системой уравнений для связанных маятников.

Использование принципа Ле-Шателье для анализа качественных изменений в системе заставляет сделать вывод о принципиальной важности динамики флуктуаций: « За пределами линейной области устойчивость уже не является следствием общих законов физики. Необходимо специально изучать, каким образом стационарные состояния реагируют на различные типы флуктуации, создаваемые системой или окружающей средой. В некоторых случаях анализ приводит к выводу, что состояние неустойчиво. В таких системах определенные флуктуации вместо того, чтобы затухать, усиливаются и завладевают всей системой, вынуждая её эволюционировать к новому режиму, который может быть качественно отличным от стационарных состояний…» (И.Пригожин).

Принцип Ле-Шателье, постулирующий возникновение отрицательных обратных связей при взаимодействии «система — окружающая среда», объясняет устойчивость динамических структур. Однако, диалектический характер развития подразумевает, что гомеостаз не является абсолютным, то есть, что наряду с устойчивостью существует также изменчивость, наряду с отрицательными — положительные обратные связи. Как указывает Н. Н. Моисеев: «… понимание того, что развитие, эволюция организационных структур любой физической природы определяется противоречивыми тенденциями, прежде всего двумя основными типами обратной связи (…) является, безусловно, одной из важнейших характеристик мирового процесса самоорганизации».

Исследование механизма изменчивости дает возможность сформулировать утверждение, носящее столь же фундаментальный характер, как и принцип Ле-Шателье.

Мы будем говорить, что система S1 имеет большую структурность, нежели система S2, если они рассматриваются на одном уровне исследования и выполняется хотя бы одно из следующего набора требований:

• структура системы S2 гомоморфная, но не изоморфна структуре системы S1;

• удельная энергия связи системы S1 много больше удельной энергии связи системы S2;

• все структурные факторы S1 суть внешние по отношению к соответствующим структурным факторам S2.

Разумеется, в процессе развития уровень структурности системы может меняться. Так, вблизи точки фазового перехода резко падает удельная энергия связи.

Закон индукции структур указывает, что более структурная система индуцирует свою структуру в системы, с которыми она взаимодействует.

Важным его проявлением служит свойство эргодичности динамики подсистем, гомоморфных некоторой объемлющей системе. Закон индукции структур указывает, что любая гомоморфная подсистема приобретает структуру объемлющей. Пусть структура подсистемы изменилась при сохранение объемлющей, тогда через какое-то время подсистема ввернется в исходное состояние.

Примеры индукционных явлений широко известны в науке. Так, именно индукцией обусловлены корреляции между солнечными ритмами и процессами в биосфере, а также существование в природе недавно обнаруженного глобального 90 минутного цикла.

физике четко выраженным примером индукции служат фазовые переходы. Они возможны лишь при наличии зародышей новой фазы, которые, будучи при данных условиях энергетически более выгодными, начинают развиваться за счет старой, индуцируя в неё свою структуру. Аналогичным образом происходит рост кристаллов, перемагничивание ферромагнетиков, переориентация сегнетоэлектриков. Индуктивными являются также процессы распространения волн.

В термохимии примером действия интересующего нас закона служат автокаталитические реакции вида А + 2Х а 3Х. В таких реакциях, как указывает И. Пригожин, «…нам необходимо иметь X, чтобы произвести ещё X».

И. Пригожину удалось разрешить кажущееся противоречие между законом индукции, действие которого, обычно, приводит к усложнению структуры системы, и вторым началом термодинамики, постулирующие деградацию структуры и переход системы к равновесному стационарному состоянию. «Разрушение структур, — подчеркивает он, — наблюдается, вообще говоря, в непосредственной близости к термодинамическому равновесию. Напротив, рождение структур может наблюдаться (при определенных нелинейных кинетических закономерностях) за пределами устойчивости т. д. ветви», причем: «устойчивости стационарных состояний могут угрожать только стадии, содержащие автокаталитические петли, т. е. такие стадии, в которых продукт реакции участвует в синтезе самого себя».

Иными словами, усложнение организации происходит исключительно путем индукции структур.

Пригожину принадлежат многочисленные примеры индукции структур в биологии. Так, синтез АТФ представляет собой типичную автокаталитическую реакцию: «. ..молекула адепозинтрифосфата, необходимая для метаболизма живых систем, является конечным продуктом последовательности реакций в гликолитическом цикле, в самом начале которой находится молекула АТФ. Чтобы получить АТФ, нам необходима АТФ!» Аналогично, «чтобы получить клетку, необходима клетка».

Структурная формулировка законов диалектики, принцип Ле-Шателье и закон индукции структур образуют фундамент структуродинамики, которая, в свою очередь, положена в основу пиктографического анализа (смотри главу 2).

Структуродинамика рассматривает любые изоморфизмы исключительно как порождение процесса индукции, не обязательно — непосредственной.