РОЛЬ МАТЕМАТИКИ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ИНЖЕНЕРА

Карнишина В.И., учитель математики МАОУ «СОШ № 47» г. Перми

Инженер – специалист с высшим техническим образованием, осуществляющий инженерную деятельность.

Инженеры вовлечены, как правило, во все процессы жизненного цикла технических устройств, являющихся предметом инженерного дела, включая прикладные исследования, планирование, проектирование, конструирование, разработку технологии изготовления (сооружения), подготовку технической документации, производство, наладку, испытание, эксплуатацию, техническое обслуживание, ремонт, утил

Основной инженерной задачей считается разработка новых и оптимизация существующих решений. Например, оптимизация проектного решения, оптимизация технологии, менеджмент и планирование, управление разработками и непосредственное контролирование производства. Новые инженерные решения зачастую выливаются в изобретения. В своей деятельности инженер опирается на фундаментальные и прикладные науки.

Разработка принципиально новых решений (в т. ч. изобретений) составляет малую часть инженерного труда, но наиболее значимую. Первоначально инженерами называли лиц, которые управляли военными машинами. Понятие «гражданский инженер» появилось в XVI веке в Голландии применительно к строителям мостов и дорог, затем в Англии и других странах.

В русской армии XVI века инженеры назывались «розмыслами». Понятие и звание инженер давно применялись в России, где инженерное образование началось с основания в 1701 г. в Москве школы математических и навигационных наук, а затем в 1712 г. первой инженерной школы.

Современная система высшего инженерного образования рождается в девятнадцатом веке. В её основу была положена немецкая система технического образования.

Первым высшим инженерным учебным заведением становится в 1810 году Главное инженерное училище Российской империи (ныне ВИТУ) с добавлением дополнительных офицерских классов и двухгодичным продолжением обучения офицеров, в отличие от всех других кадетских корпусов и инженерных учебных заведений России. Это позволило начинать преподавание математики, механики и физики на довольно высоком уровне уже на первых курсах и давать студентам достаточную подготовку по фундаментальным предметам, а затем использовать время для изучения инженерных дисциплин.

В дальнейшем в течение всего девятнадцатого века продолжилось создание различных специализаций и направлений высшего инженерного образования, происходившее в процессе перехода к наиболее передовым инженерно-техническим учебным заведениям. Это приводило к качественному развитию, так как каждое учебное заведение создавало несуществовавшую до этого свою собственную программу нового направления или специализации высшего инженерного образования, позитивно сотрудничая и заимствуя передовой опыт других, обмениваясь инновациями, и взаимно обогащая друг друга. Одним из выдающихся организаторов и символов этого процесса был Дмитрий Иванович Менделеев.

Используя квалификационный справочник должностных инструкций, можно выделить основные обязанности общей специализации квалификации инженер:

– с использованием средств вычислительной техники, коммуникаций и связи выполняет работы в области научно-технической деятельности по проектированию, строительству, информационному обслуживанию, организации производства, труда и управления, метрологическому обеспечению, техническому контролю и т. п.;

– разрабатывает методические и нормативные документы, техническую документацию, а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ;

– проводит технико-экономический анализ, комплексно обосновывает принимаемые и реализуемые решения, изыскивает возможности сокращения цикла выполнения работ (услуг), содействует подготовке процесса их выполнения, обеспечению подразделений предприятия необходимыми техническими данными, документами, материалами, оборудованием и т. п.;

– участвует в работах по исследованию, разработке проектов и программ предприятия (подразделений предприятия), в проведении мероприятий, связанных с испытаниями оборудования и внедрением его в эксплуатацию, а также выполнении работ по стандартизации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов, в рассмотрении технической документации и подготовке необходимых обзоров, отзывов, заключений по вопросам выполняемой работы;

– изучает и анализирует информацию, технические данные, показатели и результаты работы, обобщает и систематизирует их, проводит необходимые расчеты, используя современную электронно-вычислительную технику;

– составляет графики работ, заказы, заявки, инструкции, пояснительные записки, карты, схемы, другую техническую документацию, а также установленную отчетность по утвержденным формам и в определенные сроки;

– оказывает методическую и практическую помощь при реализации проектов и программ, планов и договоров;

– осуществляет экспертизу технической документации, надзор и контроль за состоянием и эксплуатацией оборудования;

– способствует развитию творческой инициативы, рационализации, изобретательства, внедрению достижений отечественной и зарубежной науки, техники, использованию передового опыта, обеспечивающих эффективную работу предприятия [2].

В настоящее время, когда необходимость глубокой математической подготовки инженеров не надо обосновывать, когда, как в содержательном, так и в организационном планах, обособилась сфера технических наук, вопрос о значении математики для техники трансформировался в проблему математизации технических наук.

Процесс математизации технических наук фиксируется как феномен при рассмотрении истории технических знаний в той или иной области. Более того, он происходит столь стремительно, что ощущается каждым инженером и инженерным сообществом в целом в виде проблем повышения квалификации, перестройки учебных программ, связанных с быстрым устареванием и сменой используемого математического аппарата.

С внешней стороны математизация технических наук может быть охарактеризована как последовательное расширение и усложнение применяемых в инженерии математического аппарата и методов. Внутренняя, сущностная сторона математизации технических наук может быть раскрыта на основе исследования функций и роли математики в формировании и функционировании технических теорий и анализа их изменений в процессе развития технических наук. Она имеет специфику, обусловленную особым статусом технических наук.

Если в технических науках создается, обосновывается и исследуется набор методов решения инженерных задач, то главным показателем инженерного искусства является выбор такого математического описания и такой точности проводимых решений, которые были бы адекватны поставленной задаче. Этот выбор и оценка результатов решений должны основываться на понимании допущений, лежащих в их основе, на умении физически интерпретировать сложные решения. Причем, то, что сложные инженерные задачи в их математической части относительно легко разрешимы с помощью современной вычислительной техники, не умаляет, а, напротив, усиливает необходимость глубокого понимания инженером физики явлений, физического содержания математических формул и смысла производимых расчетных операций.

Таким образом, теоретическое исследование (познание) в технических науках направлено на построение моделей процесса-оригинала, позволяющих давать математическое описание и получать численное решение для различных режимов функционирования технического устройства. В связи с этим центральный объект анализа – исследовательские процедуры и теоретические схематизации технической науки, позволяющие осуществлять переход от структурно-морфологических изображений устройств, на которых разъясняется и анализируется картина протекающих в них процессов в свете поставленной инженерной задачи, к изображению самих процессов, т.е. к математизированной модели процесса-оригинала. Важнейшим моментом такого перехода является работа с математическими уравнениями исследуемых процессов, компонентам которых приписывается статус существования, что выражается в их содержательной интерпретации, закреплении в особом понятии (например, «параметр цепи») и условном графическом изображении. Оборотной стороной математизации является углубленное изучение картины реальных физических процессов в электротехнических устройствах (процессов-оригиналов), необходимое для понимания границ применимости тех или иных рациональных упрощений этой картины (идеализаций, теоретических схем) и, соответственно, того или иного математического аппарата.

Итак, исследовательская деятельность в технических науках располагается между плоскостями естественнонаучных теорий, математических теорий и эмпирическим базисом, формируемым сферой проектирования технических устройств определенного типа. Исследователь – представитель технической науки – работает одновременно с теоретическими схемами физической теории, теоретическими схемами технических теорий и с математическим аппаратом, интерпретированным и на физическом, и на техническом содержании. Теоретизирование в этой области характеризуется сознательной исследовательской установкой. Его практика состоит в поиске и научном обосновании способов и средств идеализации познавательных задач, возникающих в сфере инженерной деятельности. Причем эти идеализации строятся таким образом, чтобы был возможен переход от слоев абстрактно-теоретических схем технической науки через соответствующие им эмпирические схемы исследуемых взаимодействий (сюда входят методики измерений, испытаний) к их использованию в процедурах расчетно-проектировочной деятельности.

Мы рассмотрели значения, цели, задачи, результаты двух понятий: математика и инженер. Провели аналогию, и нашли взаимосвязь между инженером и математикой. В наш век развития науки и техники, покорения космоса мы видим, что любой специалист, квалифицирующийся как инженер (сфера деятельности разнообразна), обязан знать математику, ее направления, законы, теоремы, аксиомы, т.е. все разнообразные инструменты для решения задач своей профессии. Все инженерные изыскания и результаты работ имеют под собой в основе точную науку – математику. Математика нужна инженеру, как база данных, на которой специалист строит свою деятельность, результатом которой являются плодотворные шаги в развитие науки и техники, в жизнеобеспечение людей, функциональности окружающих нас механизмов и материй [1].

Таким образом, мы узнали, математика нужна инженеру для прогрессирующего развития науки и техники, для обеспечения и функциональности окружающего нас мира и материй.

Библиографический список

1. Бурдыгина И.Н. Математика в нашей жизни [Электронный ресурс]. URL: http://nsportal.ru/ap/ap/nauchno–tekhnicheskoe–tvorchestvo/ma (дата обращения: 17.02.202).

2. Квалификационный справочник должностей руководителей, специалистов и других служащих, утвержденный Постановлением Минтруда РФ от 21.08.1998 N 37(редакция от 15.05.2013).