Независимо от конкретной профессиональной области основная задача инженера – проектирование и принятие инженерных решений, как показано в табл. 2.3. Проектирование подразумевает разработку чертежей и алгоритмов, описывающих конечные объекты, процессы или системы. На этапе производства проектирование трансформируется в готовое техническое решение и проходит стадии изготовления изделий, программирования, тестирования и проверки. Желательно, чтобы инженеры также участвовали в планировании и принятии решения о проектировании и производстве продукции, для чего необходимо понимать потребности заинтересованных сторон и общества, уметь выбрать подходящую технологию и выработать стратегию принятия инженерных решений, соответствующих определенным требованиям. Этот этап определен в модели 4П как планирование, т. е. выявление потребности и возможности ее удовлетворения. Планирование – важный этап инженерной деятельности, отличный от проектирования. Планирование – процесс принятия решения о том, что будет в дальнейшем спроектировано.
С другой стороны, чтобы приносить пользу, практически все инженерные решения должны быть использованы на практике. Потребительские товары (такие как автомобили и бытовая техника) используются обычными людьми. Более сложными системами управляют профессионалы, в том числе инженеры, участвующие в техническом обслуживании, ремонте, совершенствовании, развитии, переработке и демонтаже систем. Даже принимая решения, которыми инженеры не будут самостоятельно пользоваться в дальнейшем, они должны учитывать этап эксплуатации. В подходе CDIO этап эксплуатации называется применение. Весь процесс от планирования через проектирование и производство до применения объекта, процесса или системы представляет собой жизненный цикл любого инженерного решения.
Термины «планирование», «проектирование», «производство» и «применение» были выбраны для подхода CDIO, так как они применимы в любых областях инженерной деятельности. Более подробно каждый из этапов жизненного цикла инженерного решения представлен в табл. 2.4. В спиральной модели жизненного цикла продукта между перечисленными этапами существует множество итераций.
Наиболее наглядно четыре этапа жизненного цикла продукции прослеживаются на примере отдельных электрических, механических и информационных объектов, процессов и систем, в том числе автомобилей, самолетов, кораблей, программного обеспечения, компьютерной техники и коммуникационных устройств. Инженеры-технологи занимаются непосредственно планированием, проектированием, внедрением и управлением процессами промышленного производства объектов и систем. Другие инженеры планируют, проектируют, разрабатывают и реализуют сети и системы таких объектов, в том числе создают транспортные и коммуникационные системы. В процессе разработки программного обеспечения инженеры планируют, разрабатывают, пишут и используют компьютерные алгоритмы и программы. На химических предприятиях и в похожих областях инженеры планируют, проектируют, строят и эксплуатируют оборудование или отдельные объекты. Инженеры-химики и биохимики создают разнообразную химическую и фармацевтическую продукцию. Подобные этапы планирования, проектирования, производства и эксплуатации существуют в гражданском строительстве.
Аналоги модели «планирование – проектирование – производство – применение» могут быть найдены и в процессе проведения научного исследования. Когда исследователь находит пробел в существующем знании и формулирует цель или выдвигает гипотезу, он занимается планированием. За этим этапом, как правило, следует проектирование процесса исследования и проведения экспериментов. Производство и применение обычно совмещаются в этапах проведения исследования, анализа данных и представления результатов. При правильном рассмотрении общая парадигма планирования, проектирования, производства и применения распространяется на все основные виды деятельности большинства инженеров. В целях проекта CDIO для четырех этапов создания объектов, процессов и систем используются термины «планирование», «проектирование», «производство» и «применение».
Эволюция профессионального инженерного контекста. Помимо задач, решаемых инженерами, контекст профессиональной инженерной деятельности включает также широкий перечень целей и процессов. Интересно отметить, что одни характеристики контекста инженерной деятельности оказываются достаточно стабильными, в то время как другие быстро меняются. К контекстным факторам, которые подверглись лишь незначительному изменению за последние 50 лет, относятся:
• внимание к проблемам клиентов и общества;
• создание новых объектов, процессов и систем;
• участие инноваций и новых технологий в формировании нашего будущего;
• междисциплинарный подход к выработке решения;
• потребность в инженерах, способных работать в команде, эффективно общаться и руководить работой группы;
• потребность в эффективной и рентабельной работе в рамках имеющихся ресурсов.
За последние 50 лет мы также можем наблюдать изменения в инженерной деятельности. К вновь появившимся контекстным факторам относятся:
• устойчивое развитие – изменение парадигмы от эксплуатации природных ресурсов до их разумного использования с учетом потенциала для удовлетворения потребностей будущего поколения;
• глобализация – международная конкуренция, сотрудничество и мобильность инженерных кадров;
• инновации – акцент на создании новых товаров и услуг;
• лидерство – восприятие инженеров как лидеров организаций;
• предпринимательство – создание новых предприятий и, как следствие, влияние на региональную экономику.
Рассмотрим каждый из элементов, недавно вошедших в контекст профессиональной инженерной деятельности, подробнее.
Устойчивое развитие. Устойчивое развитие относится к долгосрочному благосостоянию с точки зрения окружающей среды, экономики и жизни общества и подразумевает разумное руководство, т. е. ответственное управление ресурсами. Устойчивое развитие – одна из задач общества, которая отражается в национальных и международных правовых нормах, городском планировании и транспорте, образе жизни человека и общества, а также этике потребления. Пути устойчивого развития очень разнообразны: от изменения условий жизни до переоценки методов работы и развития новых технологий, позволяющих снизить уровень потребления природных ресурсов. Современные инженеры должны быть готовы создавать и применять объекты, процессы и системы, способствующие устойчивому развитию. Они должны уметь решать технологические задачи и применять коммерческие методы для улучшения глобальной экономической, социальной и климатической ситуации.
Глобализация. Под глобализацией подразумевается снижение барьеров, препятствующих развитию глобальной экономики. В результате глобализации возникают сложные и подвижные системы коммуникации, производства, оказания услуг и торговли, охватывающие все мировое пространство. Конкуренция и взаимодействие коммерческих компаний все чаще приобретают глобальный масштаб. Современные организации выходят за национальные и международные границы и отличаются сложными динамическими структурами, элементы которых в значительной степени зависят друг от друга. В связи с этим инженерам нужны не только технические компетенции, но и понимание глобальных условий, культурных различий и знакомство с трудовой этикой [9]. Промышленные компании хотят видеть выпускников вузов, обладающих глобальными компетенциями и способностью работать в международной корпоративной среде [10, 11]. В современных условиях выпускники инженерных программ должны быть готовы не только к работе, но и к мировому масштабу деятельности, т. е. должны быть способны решать глобальные инженерные задачи для разных людей и обществ. Образовательные программы должны подготовить студентов к работе в условиях глобализации. По результатам недавно проведенного в Австралии исследования общемировым требованием стали интернационализация содержания и контекста инженерных образовательных программ и повышение уровня академической мобильности студентов и ученых [12].
Инновации. Инновация – это успешное использование новых идей. Применительно к инженерам инновация предполагает использование новых идей и технологий для создания новых объектов и услуг. Для этого проектной команде необходимо понимать действие рыночных сил, успешно развивать и использовать новые технологии, а также проектировать и применять новые объекты, процессы и системы, которые затем должны быть успешно позиционированы на рынке и проданы. Тема инноваций интересна по двум причинам. С точки зрения ведения бизнеса инновация открывает дорогу к новым рынкам, большим объемам продаж, повышенной рентабельности и более надежному будущему. Для правительственных структур инновация – это источник экономического здоровья и конкурентоспособности.
