Файл: Основы научных исследований.pdf

31
– изучение физико-механических свойств материалов или среды;
– установление стабильных связей изучаемого процесса;
– составление или разработка математической модели, целевой экономической функции;
– установление оптимальных параметров и оптимальных режи- мов изучаемого процесса;
– способы внедрения результатов исследований, оценка эконо- мического эффекта и др.
3.6 Теоретические исследования
Решение выдвинутых задач следует начинать с выбора общей и частных методик исследования. На этой стадии работы может помочь
научное предвидение, состоящее из глубокого знания изучаемого предмета исследования, известных закономерностей и теорий. Чем больше здравого смысла и учета прошлого опыта, тем значительней результаты предвидения.
Научное предвидение нельзя относить к области голых абстрак- ций. Это сплав новых точных данных, полученных в результате экс- периментов и наблюдений на границе познанного и познаваемого, строгого логического заключения, теоретического объяснения факто- ров и мастерства исследователя.
Предвидение новых научных факторов основано на точном зна- нии объективных законов действительности и смелом, уверенном на- учном поиске.
Здесь уместно вспомнить высказывание академика Л.Д. Ландау о том, что наше сознание оставило далеко позади возможности фан- тазии, ум физика сегодня работает там, где воображение человека бессильно.
Соискатель, используя уровень накопленных данных, должен принять решение: какие известные ему общие методы и частные ме- тодики можно использовать в его работе. Здесь потребуются знания форм и методов научного познания.
На предварительной стадии обоснования научной гипотезы не- обходимо предъявить ряд требований к гипотезе, чтобы отклонить неприемлемую, маловероятную гипотезу. Такими требованиями яв- ляются:

эмпирическая оценка гипотезы;

теоретические обоснования гипотезы;

32

логическое обоснование гипотезы;

наличие в гипотезе информативности (способности объяс- нять явления);

предсказательная сила гипотезы;

наличие принципа простоты построения.
Степень вероятности гипотезы зависит от тех посылок, которые служат для ее подтверждения. С изменением посылок, получением новой информации меняется и вероятность гипотезы.
Трудоемкость выполнения научно-исследовательской работы на разных этапах неодинакова. Теоретическая часть требует больших умственных затрат. Это наиболее сложный творческий этап. От его результатов зависит успех всей диссертации.
При работе над диссертацией особенно важно логически опреде- лить, какой математический аппарат будут использовать при исследо- вании (теория вероятностей, транспортная задача, распределительная задача, корреляционный анализ, статистическая динамика и др.).
Определившись в методологическом плане, следует заняться подробным изучением математического аппарата. Если этого не сде- лать, время работы над теоретическим разделом проблемы увеличит- ся. А без теоретического осмысления исследования не рекомендуется приступать к экспериментам.
С продолжительностью исследований тесно связана проблема старения информации.
Ценность информации, полученной в результате выполнения опытно-конструкторских работ, прикладных и фундаментальных ис- следований, уменьшается со временем, информация «стареет».
Сроки старения научной информации: листки технической ин- формации – 1 год, экспресс–информация – 4, прикладные журналь- ные статьи – 6 лет, кандидатские диссертации – от 8 до 10, теоретиче- ские журнальные статьи – 10, монографии – от 10 до 12, изобретения, докторские диссертации – от 14 до 18 лет.
В связи с обесцениванием информации во времени, в том числе и полученной при выполнении диссертационных работ, с особой ост- ротой встает вопрос о сроках работы над кандидатскими и доктор- скими диссертациями.
Если кандидатская диссертационная работа в области приклад- ных наук затянулась на 8–10 лет, то к моменту окончания она может быть полностью обесценена.

33
Если над докторской диссертацией, соискатель трудился 14–18 лет, то можно с уверенностью сказать, что к моменту защиты основные положения работы широко известны и, более того, уже модернизиро- ваны и развиты другими исследователями.
Защита таких «устаревших» диссертаций становится трудной и малоэффективной. Вот почему Министерство образования РФ, ВАК требуют от аспирантов выполнять диссертационные работы за 3 года.
Требования к докторским диссертациям таковы, что они должны представлять собой крупный вклад в отрасль или раскрывать новое научное направление.
Необходимыми условиями для работы над диссертацией являются:
– готовность аспиранта-соискателя к проведению самостоятель- ной научно-исследовательской работы (знание научных методов ис- следования, современной аппаратуры, теории вероятности, умение составить алгоритмы решения научных задач и работы на ПЭВМ);
– умение работать с литературой и знание всех современных ис- точников информации.
С целью ускорения поиска информации издаются реферативные журналы (тематические), периодические тематические обзорные вы- пуски и экспресс-информация.
В зависимости от темы НИР количество источников информа- ции может достигать в диссертации 100–400 и более наименований.
Однако основное внимание в обзоре литературы должно быть уделе- но анализу изданий за последние 10–15 лет.

34
4. ПРОБЛЕМА КАК ОБЪЕКТИВНАЯ НЕОБХОДИМОСТЬ
НОВОГО ЗНАНИЯ
Человечество накопило огромное количество информации, ко- торая служит основой технического прогресса. Однако часто бывает, что ответа на поставленный производством вопрос или ряд вопросов может не быть по объективным причинам. Они кроются в отсутствии человеческих знаний, необходимых для решения тех или иных задач.
В этом случае возникает проблема.
4.1. Возникновение проблем
Возникновение проблем и их решение – естественный процесс поступательного развития производительных сил. Он связан с необ- ходимостью постоянного получения новых знаний, требующихся для решения конкретных вопросов материального производства.
Таким образом, проблема – это форма выражения необходимого развития научного познания. Она является отражением объективного противоречия между знанием и незнанием.
Проблемы возникают не сами по себе, а как следствие практики, как результат насущной необходимости и обусловливаются опреде- ленными условиями развития техники и уровня знаний.
В качестве примера можно назвать проблему надежности ма- шин. Так, в отечественной промышленности в сферу ремонта в конце восьмидесятых годов было отвлечено около восьми миллионов чело- век. При этом численность ремонтников растет темпами, опережаю- щими рост основного производственного персонала (в 2,2 раза про- тив общего роста численности рабочих в 1,6 раза). На ремонт обору- дования направлены огромные материальные ресурсы. Ныне, затраты средств на техническое обслуживание и ремонт превосходят перво- начальную стоимость машин и аппаратов в 8–10 раз. Возможным ре- шением этой проблемы было бы повышение надежности оборудова- ния или создание безремонтных машин (т. е. таких машин, которые свой ресурс отрабатывают без единой поломки), что возможно за счет внедрений широко известных конструктивных решений: автоматиче- ской компенсации износа, резервирования износостойкости, приме- нения износостойких материалов и т. п.
Проблема надежности машин обусловлена проблемой высокого износа их деталей вследствие трения в кинематических парах меха-

35 низмов. Известно, что в машиностроении потери из-за износа деталей, образующегося в результате повышенного трения равны почти 10 % национального дохода. Поэтому в большинстве промышленно разви- тых стран проблема повышения износостойкости деталей машин стала государственной задачей. Основой для ее решения может служить ка- чественное повышения уровня знаний, в частности в такой области науки, как трибология (от греческого слова «триба» – трение). В свою очередь она опирается на фундаментальные достижения механики, физики, химии, материаловедения и других дисциплин.
Таким образом, решение поставленной жизнью задачи требует, в конечном итоге, нового образа мышления, основанного на интел- лектуальном подходе и системном анализе явлений.
Не исключено и такое положение, когда проблема объективно существует, но об этом неизвестно ученым. Например, до открытия болезнетворных бактерий объективно существовала проблема борьбы с инфекционными заболеваниями. Однако она не могла быть извест- на медикам.
Альберт Эйнштейн говорил: «Наука должна начинаться с фак- тов и заканчиваться ими, вне зависимости от того, какие теоретиче- ские структуры строятся между началом и концом».
Всякое неизвестное начинается с известного и в процессе иссле- дования неизвестное переходит свою противоположность. В этом суть процесса познания.
4.2. Противоречивые отношения в проблемах
Изучая те или иные объекты, в результате взаимодействия с ни- ми мы, прежде всего, собираем информацию, анализ и синтез кото- рой дает нам необходимое знание. Вместе с тем в каждом вопросе или проблеме существует всегда противоречивое отношение двух ви- дов знаний – знание сущности и знание о незнании.
В знании сущности, обычно, ищут ответ на два вопроса:
– что общего у исследуемого объекта с другими, уже известны- ми исследователю объектами?
– чем отличается исследуемый объект от других, уже изученных объектов?
Соотношение этих двух частей знания сущности исследуемого объекта характеризует собой степень проблемности исследования.
Математически это понятие может быть представлено следующим соотношением:

36
К = х / (х + а), где К – коэффициент проблемности; х – неизвестное об объекте; а – известная величина об объекте.
Если К = 0, то следует понимать, что проблема отсутствует, а решение поставленной задачи может осуществляться инженерными методами, т. е. в этом случае используется найденная ранее теория.
Если О < К < 1, это показывает на существование проблемы.
Вряд ли возможна крайность, чтобы К = 1, так как трудно пред- ставить себе объект, о котором ничего не было бы известно. (Это противоречит сказанному выше о том, что проблема начинается с практики). Поэтому, крайне важно на первом этапе исследования вы- делить и систематизировать все известное и неизвестное об изучае- мом объекте.
Проблемы в буквальном смысле окружают нас. Одни из них ле- жат, как говорят, на поверхности, а другие не видимы, их надо ис- кать. Проблемы, как правило, не разделены удобным образом на тех- нические, экономические, экологические, социальные. В реальной жизни все переплетено и представляет некоторую «мешанину». В ней надо разобраться и суметь выделить проблему в соответствии с про- филем собственной подготовки.
Постановка проблемы предполагает организацию исследования, конечной целью которого явилась бы разработка новой закономерно- сти, необходимой для построения инженерных методик решения производственных задач. Способность постановки проблемы являет- ся самой яркой характеристикой творческого мышления.
4.3. Критерии истинности проблемы
Но наличие проблемы не является достаточным основанием для постановки научных исследований, так как не каждая проблема явля- ется истинной. Можно выделить следующие критерии для оценки ис- тинности проблемы:
– невозможность дальнейшего развития практики без решения данной проблемы;
– невозможность получения практикой результатов поставлен- ной проблемы;
– получение после решения проблемы результатов, имеющих большую практическую значимость. Таким образом, главным и ос- новным критерием ценности проблемы является практика.

37
Практика определяет цель научного исследования, а выбор цели в значительной степени зависит от отношения к проблеме.
К сожалению, в реальной жизни отношение к проблеме неодно- значное. Ее могут признать, согласиться с ее существованием и оста- вить проблему в покое, что чаще всего делается, или ликвидировать источник возникновения проблемы. В другом случае проблему ре- шают частично или коренным образом.
Возьмем, к примеру, проблему качества выпускаемых легкой промышленностью изделий. Эта проблема и техническая, и экономи- ческая, и социальная. Раньше от этой проблемы отмахивались (оста- вив ее в покое), затем частичным решением этой проблемы избрали государственную приемку. Но можно ли решить проблему, «отлавли- вая» качество на выходе? По существу это выбраковка, к тому же достаточно часто без использования объективных методов контроля.
В то же время хорошо известно, что качество начинается на этапе создания нового изделия, надежность которого гарантируется при поиске схемных и конструкторских решений в период проектирова- ния, отработки, изготовления экспериментальных образцов, доводки опытной партии изделий и отладки технологии. И чем успешнее идет реализация ошибочно выбранной цели, тем больше будет материаль- ный урон, нанесенный практике.
4.4. Развертывание проблемы
Изучение проблемы приводит к ее развертыванию, т. е. возник- новению и формированию дополнительных вопросов. Их решение в итоге дает ответ на центральный вопрос проблемы.
В вопросах проявляются различные аспекты проблемы, которые можно представлять как более мелкие научные задачи, относящиеся к конкретной области научного исследования. При этом их можно в некоторых случаях рассматривать как отдельные темы исследований, а иногда и как самостоятельные проблемы.
Для примера рассмотрим вопросы, входящие в проблему диаг- ностирования агрегатов легкой промышленности. Эта проблема поя- вилась из более крупной научно-технической проблемы эксплуатаци- онной надежности машин, о которой говорилось выше. Одним из ас- пектов этой фундаментальной проблемы является подпроблема тех- нического обслуживания оборудования, в состав которой входит во- прос о контроле технического состояния машин и агрегатов.

38
Почему вопрос о контроле технического состояния перерос в целую проблему диагностирования? Потому что возникло противо- речие между потребностью быстрого, точного и, главное, не требую- щего разборки агрегата или его частей определения технического со- стояния и объема необходимого восстановительного ремонта или ре- гулировки и наличием методов и средств контроля.
В условиях быстрого роста парка оборудования для предпри- ятий легкой промышленности и резкого увеличения его ремонто- сложности, выяснение причин неисправности путем полной или час- тичной разборки агрегата или его узлов дорого, малопроизводитель- но, требует высокой квалификации обслуживающего персонала, а в отдельных случаях и не возможно.
Следовательно, требуется разработка методов и средств без раз- борной диагностики по косвенным симптомам, что рождает ряд во- просов. Так обнаруживается незнание как этих симптомов, так и ха- рактерных особенностей работы агрегатов и их узлов при ухудшен- ном техническом состоянии. Возникает ряд аспектов проблемы диаг- ностирования и не только технического, но организационного и эко- номического характера, например, минимизации операций и прибор- ного оснащения диагностирования, место диагностики в системе пла- ново-предупредительного ремонта оборудования и др.
Из приведенного примера видно, как одна проблема перерастает в другую и как эти проблемы «обрастают» новыми вопросами, как множатся аспекты основной проблемы, в чем в значительной мере и заключается ее развертывание.
И, конечно, чтобы исследователю «не изобретать велосипед» и точно знать, что уже сделано и на каком уровне, следует осуществить информационный поиск по теме исследования.
Вопросы
1. Возникновение проблемы.
2. Противоречивые отношения в проблемах.
3. Коэффициент проблемности.
4. Критерии истинности проблемы.
5. Развертывание проблемы.
6. Решение проблем.
7. Проблема надежности машин.
8. Дайте определение проблемы.
9. Информационный поиск по теме исследования.
10. Вопросы, входящие в проблему.