Hvad ingeniører ved, og hvordan de ved det -What Engineers Know and How They Know It
.gif) Omslag af 1 udgave, paperback
| |
| Forfatter | Walter G. Vincenti |
|---|---|
| Land | Forenede Stater |
| Sprog | engelsk |
| Emne | Teknologihistorie , Luftfartshistorie |
| Forlægger | Johns Hopkins University Press |
Udgivelsesdato |
1990 |
| Medietype | Paperback |
| sider | 326 |
| ISBN | 0-8018-3974-2 (a1k. Papir) 0-8018-4588-2 (pbk.) |
Hvad ingeniører ved og hvordan de ved det: Analytiske studier fra luftfartshistorie (Johns Hopkins University Press, 1990) ( ISBN 0-8018-4588-2 ) er en historisk refleksion over ingeniørpraksis i amerikansk luftfart fra 1908 til 1953 skrevet af Walter Vincenti (1917-2019) en dygtig praktiserende læge og instruktør. Denne periode repræsenterer luftfartens begyndelse, der var fyldt med usikkerheder og mange veje til mange mulige verdener . Bogen fanger to hovedkonklusioner fra denne periode. Den første ordens konklusion i denne bog handler om "hvad ingeniører ved." Fem casestudier fra luftfartsteknikens historie bruges til at argumentere for, at teknik ofte kræver sine egne videnskabelige opdagelser. Således bør ingeniørvidenskab forstås som en videnskabende aktivitet, der omfatter anvendt videnskab, men ikke er begrænset til anvendt videnskab. Den anden ordens konklusion i denne bog vedrører "hvordan ingeniører ved" ved at bruge de samme casestudier til at afsløre mønstre i al teknik. Disse mønstre danner en " epistemologi " af teknik, der kan pege vejen til en "ingeniørmetode" som noget, der adskiller sig fra videnskabelig metode . Walter Vincenti slutter arbejdet med en generel "variation-udvælgelsesmodel" for at forstå retningen af teknologisk innovation i menneskets historie. Bogen er fyldt med adskillige yderligere observationer og historier fortalt af en praktiserende læge og instruktør. Det kan være derfor, at Dr. Michael A. Jackson , forfatter til Structured Design and Problem Frames , engang sluttede en keynote -adresse til ingeniører med udsagnet: "Læs Vincentis bog. Læs den omhyggeligt. Læs den hundrede gange."
Forfatter
Walter G. Vincenti (almindeligvis udtalt " vin-sen-tee " i USA eller " vin-chen-tee " på italiensk) (1917–2019) var professor emeritus i luftfarts- og rumfartsteknik ved Stanford University . I 1987 blev han optaget i National Academy of Engineering , "for banebrydende bidrag til supersonisk fly aerodynamik og til grundlæggende forståelse af den fysiske gasdynamik ved hypersonisk strømning." Hans vigtige lærebog fra den første del af hans karriere er, Introduction to Physical Gas Dynamics (1ed ud 1965, 2. ud 1975). Vincenti havde faktisk to hele karrierer: en som en banebrydende luftfartsingeniør og en anden som en førende teknologihistoriker. Dette gav ham et dobbelt udsigtspunkt til at tænke over, hvordan teknologisk innovation fungerer. Ydermere udvidede han ingeniørens relevans for samfundet ved at medstifte en Stanford-disciplin kaldet værdier, teknologi og samfund i 1971-nu kaldet Science, Technology and Society. I en alder af 90 udgav han sit seneste værk med William M. Newman , "On an Engineering Use of Engineering History", der optræder i teknologi og kultur .
Baggrund
What Engineers Know blev første gang udgivet i 1990, da Vincenti var 73 år gammel efter fuld karriere inden for rumfartsteknik, teknologiens historie og instruktion. De fem casestudier, der bruges til beviser i denne bog, stammer fra første halvdel af det 20. århundrede, 1908-1953. I denne periode arbejdede forfatteren i National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) fra 1940 til 1957. Fire af de fem casestudier, der blev brugt som bevis i denne bog, blev først offentliggjort uafhængigt i teknologi og kultur mellem 1979 og 1986. I løbet af denne æra, andre forfattere begyndte at tilbagevise opfattelsen af teknik som kun anvendt videnskab. I 1990 understøttede Vincentis fem casestudier indirekte denne nyere diskurs om teknik som en videnskabende disciplin.
Anvendelsesområde
Faget "teknik" omfatter et bredt anvendelsesområde. Forfatteren indsnævrer således omfanget af sine fem casestudier på tre måder. For det første set fra ende til anden indeholder teknikprocessen tre faser, herunder design , konstruktion/produktion og drift. Disse sager kommer stort set fra designfasen af teknik. En undtagelse er det femte casestudie om indsnævrede samlinger, der involverede et intimt samspil mellem design og produktion. For det andet kan design kategoriseres som normalt eller radikalt. Disse casestudier vedrører normalt design. For det tredje er selve designet i sig selv på flere niveauer. Disse niveauer går fra projektdefinition ned til overordnet design, hovedkomponentsdesign, underinddeling af komponentdesign og meget specifikke problemer (som planform, flyveplade og højløft-enheder). Disse fem casestudier kommer hovedsageligt fra disse lavere niveauer. Således kombineret er omfanget af disse casestudier design, normalt design og meget specifikke problemer på det laveste niveau, "for at hjælpe med at afhjælpe forsømmelsen af dette store og væsentlige område."
Case Study Resume (Hvad ingeniører ved)
De fem casestudier er organiseret efter kapitel. Kapitel 2 hilsen profildata design generelt. Davis tidlige arbejde illustrerer, hvor nyttig teknik der er blevet udført af mennesker, der ikke har nogen formel uddannelse i teknik. Den Davis fløj var medvirkende selvom Davis ikke havde det teoretiske grundlag for at vide, hvordan eller hvorfor. Kapitel 3 handler om, hvordan ingeniører designer i overensstemmelse med flyveegenskaber, der er tilfredsstillende for piloter. Denne casestudie illustrerer, at der kan være et centralt forhold mellem menneskelig adfærd og tekniske krav, der i høj grad kan påvirke resultaterne. Som sådan er "artefaktisk design en social aktivitet." Kapitel 4 instruerer betydningen af kontrol-volume analyse situationer i mekanisk design. Kontrolvolumenanalyse manglede dengang i fysikbøger. Ingeniører havde således et videnskabeligt krav, der ikke blev behandlet tilstrækkeligt af nogen naturvidenskab . Det er vigtigt, at sådanne casestudier er eksempler på, hvorfor der er noget, der hedder "ingeniørvidenskab". Kapitel 5 omhandler det dynamiske problem med propeldesign og -valg . Propellens casestudie illustrerer, hvordan ingeniører udvikler metoder til at redegøre for fraværet af den nødvendige videnskabelige teori. I dette tilfælde blev " parametervariation " brugt til at kortlægge og undersøge et emne, hvor der ikke fandtes nogen omfattende videnskabelig teori (i fysik). Endelig beskriver kapitel 6 problemet med at designe sammenfældede nitter til fly. Denne casestudie formidler, hvordan produktionskrav kan have en omvendt indflydelse på design og dermed drive iterationer mellem produktion og design. Denne casestudie illustrerer også, hvordan der er aspekter af ingeniørarbejde, der ikke i tilstrækkelig grad kan beskrives som videnskab, såsom "feel" nittemekanikken, der er udviklet til, hvor meget pres der skal påføres, når flyets aluminiums stressede hudstruktur er fuldført (se "tavs viden" diskussion nedenfor ).
En teknologisk epistemologi (hvordan ingeniører ved det)
Igennem bogen foretager Walter Vincenti epistemologiske observationer vedrørende teknik. Det følgende er seks af flere observationer foretaget i hele bogen. Disse observationer udgør ikke i sig selv en "ingeniørmetode", men giver en formodning om, at de kan pege vejen for yderligere forskning. Han skrev, "i det sidste afsnit i kapitel 5 rejste jeg også spørgsmålet om, hvorvidt det kunne være rentabelt at søge efter" ingeniørmetode "analog til, men som kan skelnes fra videnskabelig metode, der har været en frugtbar bekymring for videnskabens historie. Kunne er det, at variation-udvælgelsesprocessen, der er skitseret her, er denne metode med dens særpræg, der ligger i kriteriet for udvælgelse og de stedfortrædende metoder, der bruges til at genveje direkte forsøg? "
Syv interaktive elementer i ingeniørlæring
For det første er der et mønster for den iterative tekniske opdagelsesproces set i udviklingen af specifikationer for flyvekvalitet. Denne proces omtales som "Seven Interactive Elements of Engineering Learning" og omfatter:
- Kendskab til køretøj og genkendelse af problem .
- Identifikation af grundlæggende variabler og afledning af analytiske begreber og kriterier .
- Udvikling af instrumenter/pilotteknikker til målinger under flyvning .
- Vækst og raffinement af pilot udtalelse vedrørende ønskelige flyvende kvaliteter.
- Kombiner resultater fra 2-4 til en bevidst ordning for forskning af flyvekvalitet .
- Måling af relevante flyvning egenskaber for et tværsnit af fly.
- Vurdering af resultater og data om flyveegenskaber i lyset af pilotopfattelse for at nå frem til generelle specifikationer.
Fed skrift fra den originale tekst isolerer trinene på en fagneutral måde.
Seks kategorier af ingeniørviden
For det andet er der et mønster i selve kategorierne af viden inden for teknik. Disse seks kategorier af ingeniørviden er:
- Grundlæggende designkoncepter
- Kriterier og specifikationer
- Teoretiske værktøjer
- Kvantitative data
- Praktiske overvejelser
- Design instrumenter
Syv vidensskabende aktiviteter
For det tredje ser Walter Vincenti et mønster i viden/videnskab, der genererer ingeniøraktiviteter. Disse syv vidensskabende aktiviteter omfatter:
- Overførsel fra videnskab
- Opfindelse
- Teoretisk ingeniørforskning
- Eksperimentel ingeniørforskning
- Design praksis
- Produktion
- Direkte prøve
Forholdet mellem kategorier og aktiviteter
For det fjerde, ved at placere seks kategorier af viden og de syv vidensskabende aktiviteter på et xy-bord, skærer disse vidensskabende aktiviteter på tværs af kategorierne af viden på en del forudsigelig måde. Den resulterende tabel fungerer som en tilnærmelse til, hvilke ingeniøropgaver der sandsynligvis vil producere ny ingeniørkundskab. Det resulterende diagram "er beregnet til diskussion mere end et sæt hårde og hurtige opdelinger."
Klassificering af teknisk viden
For det femte omklassificerer han selve ingeniørviden. Viden genereret ved teknik kan normalt kategoriseres efter faser som design, produktion eller drift. En anden måde at tænke på ingeniørkundskabskategorier på er beskrivende viden , foreskrivende viden og stiltiende viden . Han tilføjer Gilbert Ryles udtryk "at vide det" og "vide hvordan" for at illustrere formålet med hver videnskategori. "At vide hvad eller det" at gøre inden for teknik er en blanding af beskrivende og forskriftsmæssig viden. "At vide, hvordan" det skal gøres, er en blanding af forskriftsmæssig og stiltiende viden. Disse casestudier viser således behovet for alle tre slags viden inden for teknik.
Variations-udvælgelsesmodel for teknologisk innovation
Endelig udgør han en variation-udvælgelsesmodel for videnvækst. På alle niveauer i designhierarkiet virker vækst i viden for at øge kompleksiteten og kraften i variation-udvælgelsesprocessen ved at ændre både mekanismen for variation og udvide processerne for udvælgelse stedfortrædende. Variation og selektion tilføjer hver især to realistiske principper for teknologiens fremskridt: blindhed over for variation og usikkerhed i udvælgelsen.
Vincenti konkluderer, at vores blindhed over for det store potentiale i variationer i design ikke indebærer en tilfældig eller uforudsigelig søgning. En blind person i en ukendt gyde bruger en stok til at give information til at udforske begrænsningerne på en bevidst måde uden at have en idé om, hvor gyderne fører. På samme måde fortsætter ingeniører med at design "blindt" i den forstand, at "resultatet ikke er helt forudseeligt", hvorfor de "bedste" potentielle variationer i en eller anden grad er usynlige. Som et resultat er det ikke normen at finde højt fungerende designs. Han bemærker, "udefra eller i bakspejlet har hele processen en tendens til at virke mere ordnet og bevidst - mindre blind - end den normalt er."
Vincenti bruger imidlertid forskellene mellem Wright -brødrene og franskmændene for at vise, at der er en række forskellige måder, hvorpå vi håndterer blindhed over for variationer. Wright -brødrene designede en flyvende maskine før franskmændene, selvom de begyndte at eksperimentere nogenlunde på samme tid. Franskmændene 1) appellerede til det lille, man vidste om Wrights/Langley, 2) mentale forestillinger om, hvad der kunne lykkes, og 3) vejledning fra voksende flyveoplevelse. Men "da [ #1 og #3] var sparsomme, var blindhedsniveauet i det mindste først i det mindste næsten totalt."
Hvad var forskellen i processen mellem Wrights og franskmændene?
Den franske prøve- og fejlproces havde mindre teoretisk analyse (eller ny ingeniørviden). Da "franskmændene ikke var tilbøjelige til teoretisk analyse, kunne der kun vælges variationer til fastholdelse og forfining af stier under flyvning." For Wrights, fremskridt med grundlæggende principper i teori via analyse udlånt til præcise genveje til direkte forsøg, der får den franske proces til at fremstå mere undersøgende i eftertid. Således understøttes udvælgelsesprocessen af 1) teoretisk analyse og 2) eksperimenter (i f.eks. Vindtunneler) i stedet for direkte forsøg med faktiske ("åbenlyse") versioner i miljøet. Væksten i viden øger magten i stedfortrædende forsøg i stedet for egentlige/direkte forsøg.
Usikkerhed i variation-selektionsprocessen (blindhed i variation og usikkerhed i selektion)
På lang sigt er "hele variation-udvælgelsesprocessen-variation og udvælgelse tilsammen-fyldt med usikkerhed." Usikkerhedsniveauet påvirkes af to ting. For det første kommer "usikkerhed fra graden af blindhed i variationerne." Usikkerheden i hele processen falder, når teknologien modnes-han bemærker, at flydesignere i dag opererer med mere "sikker fodfæste" end franskmændene i begyndelsen af 1900'erne eller endda hans æra, der arbejder på NACA. Alligevel er der et paradoks i faldende blindhed. Selvom blindhed falder over tid, bliver fremskridt samtidig sværere at finde frem til og mere sofistikeret ... hvilket igen øger blindheden! Fristelsen til at se et netto fald i blindheder "stammer derfor fra en illusion." Variationsudvælgelsesprocessen kan skabe lige så meget blindhed, som den reducerer; bare spørg "talentfulde ingeniører, der kæmper for at fremme en moden teknologi som nutidens luftfart ..."
Den anden faktor om usikkerhed i hele variation-udvælgelsesmodellen er "usikkerhed" i processen med udvælgelsen. Både stedfortrædende og åbenlyse forsøg lider af usikkerhed, hvilket tilføjer komplikation til variantudvælgelsesmodellen. Men i modsætning til blindhed i variationen falder usikkerhed i udvælgelsen med præcisionen i begge slags forsøg.
Blindhed og usikkerhed kendetegner den vanskelige eller besværlige teknologiudvikling i variation-udvælgelsesmodellen. Forfatteren gennemgår derefter de fem casestudier med tilbagevirkende kraft for at demonstrere, hvor variation-selektion og blindhed-usikkerhed var i arbejde i hvert tilfælde. I alt virker "den kumulative vækst af ingeniørviden som følge af individuelle variation-udvælgelsesprocesser til at ændre karakteren af, hvordan disse processer udføres."