Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

А.И. Сафонов
Техноэкология. Курс лекций

Донецк: ДонНУ, 2014. – 107 с.

Предыдущая

1. Предмет и задачи техноэкологии (инженерной экологии)

1.4. Принципы и методы техноэкологии (инженерной экологии)

При решении задач инженерной экологии используются различные методологические принципы, выполнение которых на практике помогает повысить эффективность инженерно-экологических исследований. К основным из них относят следующие.

Принцип комплексности. Использование этого принципа связано с необходимостью развития междисциплинарных связей инженерной экологии, взаимодействия ее с другими науками о человеке, технике и окружающей природной среде. Этот принцип опирается на данные информационного воздействия всех компонентов системы и тщательное изучение и применение других функциональных особенностей систем, в частности, антропометрических, экологических, физиологических, гигиенических, психологических, технических, биологических и т.п. Основой для практической реализации этого принципа является системный подход.

Принцип гуманизации труда. Этот принцип исходит из требований, предъявляемых человеком к технике и организации труда, и учитывает такие важнейшие практические стороны процессов труда, как повышение производительности, качества и эффективности труда, а также творческую роль человека в процессе труда.

Принцип экологичности техники. Согласно этому принципу выполнение инженерно-экологических требований не должно представлять одноразовое мероприятие по созданию проекта экологически совершенного (чистого) технического средства, а должно быть обеспечено на всех этапах существования данной системы: проектирования, производства и эксплуатации. Это позволяет разработать и внедрить единое инженерно-экологическое обеспечение системы ЧТС на всех этапах ее создания и эксплуатации.

Принцип конструкции технического средства. Традиционно комплекс принципов конструкции включает принципы оптимального нагружения, оптимального материала, стабильности, оптимальных соотношений взаимосвязанных величин. Но на современном этапе техносферы этого недостаточно. Принцип конструкции относится к существенным свойствам и особенностям технического средства. Одним из главенствующих особенностей конструкции должно быть обеспечение, с одной стороны, безопасности жизнедеятельности человека, с другой - полное соответствие современным нормам и требованиям экологичности изделия. Любая конструкция в какой-то мере - следствие знаний конструктора и его отношения к реальной действительности. Человек создает все то, что мы называем техносферой. Однако слишком часто нам приходится удивляться тому, что возникло при нашем же участии. Отсюда вытекает еще одно существенное свойство принципа конструкции – необходимость исследовательского подхода к конструкции технических средств, входящих в эргатическую систему. Такой подход дает ключ к своевременному устранению всякой случайности в процессе создания новой техники.

Принцип ответственности за новое техническое средство. Техническое средство осуществляет всевозможные воздействия на техносферу и биосферу на основе энергии, информации. В том случае, когда разработчик не учитывает возможные последствия существования создаваемого им технического средства, его воздействия на окружающую среду, возникает угроза дляу биосферы. Примером такой деятельности может служить частное предпринимательство, ускользающее из-под госконтроля. Обеспечение высоких знаний, профессионального опыта, кругозора, высокой ответственности и добросовестности отражают суть требований принципа ответственности за новое техническое средство, имеющее социальное значение. Этот принцип отражает главные качества инженера-эколога.

Принцип эмерджентности. Содержание современной экологии можно определить, исходя из концепции уровней организации, составляющих биологический спектр: сообщество, популяция, организм, орган, клетка и ген, представляющие основные уровни организации жизни. Эти уровни располагаются ступенчатым рядом – иерархией, каждая ступень которой характеризуется своей функциональной системой, возникающей в результате взаимодействия той или иной ступени с окружающей физической средой. Поскольку каждый уровень в спектре биосистемы интегрирован, т.е. взаимосвязан со смежными или другими уровнями, постольку здесь не может быть строгих границ, разделяющих эти уровни или ступени. Например, сообщество теряет свою жизнеспособность и прекращает существование, если отсутствует круговорот веществ и энергия не поступает в это сообщество. Организм не проживет долго, будучи изолирован от популяции, точно так же, как отдельный орган не может жить без своего организма.

Характерной особенностью иерархической организации является то, что объединение различных составляющих биологических уровней в новые функциональные единицы приводит к возникновению у этих единиц качественно новых, эмерджентных, свойств. Новые единицы, возникшие при объединении разных составляющих, проявляют свойства, отсутствовавшие на предыдущем уровне. Эмерджентные свойства можно выразить через понятие о несводимых свойствах, смысл которого заключается в том, что свойства целого не могут быть представлены в виде суммы свойств его частей. Этот принцип несводимости свойств целого к сумме свойств его частей – принцип эмерджентности - служит одной из основных заповедей специалиста, инженера-эколога. Приведем примеры принципа эмерджентности. Соединение водорода и кислорода в определенной пропорции образует воду, жидкость, обладающую совершенно новыми свойствами, непохожими на свойства составляющих газов. Эмерджентные свойства воды характерны только для этой жидкости – вещества нового уровня. Другой пример – некоторые водоросли и кишечнополостные животные в процессе совместной эволюции образуют систему кораллового рифа. Появляется рациональный механизм круговорота элементов питания, позволяющий этой новой системе поддерживать высокую продуктивность в водоемах с низким содержанием этих элементов. Эти эмерджентные свойства принадлежат только лишь уровню рифового сообщества. Каждый из уровней биосистемы отличается свойствами, присущими только ему, и еще обладает суммой свойств, входящих в него составляющих. Иллюстрируя на примерах принцип эмерджентности и известное в биологии понятие о несводимости свойств целого к сумме свойств его частей, следует подчеркнуть, что знание этого принципа обязательно для инженера-эколога.

Современная техника позволяет на высоком уровне изучать большие сложные системы, включая экосистемы. Совершенными инструментами для этого сегодня служат автоматический мониторинг, математическое моделирование, компьютерная техника, новые физико-химические методы, такие, как спектрометрия, колориметрия, хроматография. Первостепенной задачей инженера-эколога является использование техники в качестве средства изучения гармонического взаимодействия человека и природы, недопускания использования знаний и самой техники как средства противопоставления общества и природной среды, ведущего, в конечном счете, к уничтожению цивилизации.

Методы техноэкологии (инженерной экологии)

Метод (греч. methodos – путь, способ исследования, обучения, изложения) – система правил и приемов подхода к изучению процессов и закономерностей природы, общества и мышления. В инженерной экологии метод используется как прием теоретического исследования или практического осуществления чего-нибудь исходя из знаний закономерностей развития объективной действительности и исследуемого предмета, системы, процесса.

Методы, будучи рациональной основой способа действия, как и все в этом мире, совершенствуются, меняются и отживают свой век, уступая место другим, более новым, прогрессивным и рациональным методам.

Научный метод. Независимо от объекта исследований, научные исследования имеют общие черты. При создании системы ЧТС, естественно, разработчик стремится к порядку в действиях, а это ведет к использованию приемов, соответствующих научному методу. Как знать, возможно, многие из нас в своей профессиональной деятельности, стремясь к творчеству, не раз подсознательно шли путями правил научного метода. Хотя это и не исключает риска в творческом созидании.

Общие черты любого научного исследования наглядно показаны в модели использования научного метода Я. Дитриха. Модель показывает единый путь во всех научных исследованиях, который определяется циклическим использованием в определенной последовательности процесса, опирающегося на рациональный метод логического рода: наблюдение – гипотеза – эксперимент – теория (рис.1.1) и далее, новые теории, раскрывая новые пласты знаний, формируют новые наблюдения и цикл вновь и вновь повторяется.

Описание: п0016

Рис. 1.1. Модель процесса, проводимого на основе научного метода

Модель процесса, соответствующего правилам научного метода, представлена в виде спирали – символа развития. Деятельность разработчика системы «человек – техника – среда», как и творчество в любой отрасли, расширяет наш кругозор, открывая новые проблемы неизвестного.

Модели процесса, проводимого на основе научного метода, предшествует какая-либо потребность, которая возбуждает упорядоченное наблюдение. Исходя из цели исследования, выдвигается гипотеза (утверждение или предположение, тормозимые нехваткой знаний), которая используется в качестве методической основы для проведения эксперимента. Здесь исследователь получает возможность соизмерять положения гипотезы с результатами эксперимента. Наконец, эксперимент позволяет сделать умозаключение о свойствах гипотезы. В том случае, когда результаты эксперимента подтверждают гипотезу – налицо новое звено теории. В этом суть модели процесса, проводимого по правилам научного метода.

Системный подход, используемый как методологическая основа для инженерной экологии, требует применения широкого спектра методов, учитывающих многомерный и многоуровневый характер системы ЧТС. Основной целью этих методов является полное изучение функций всех компонентов системы. Поэтому в большом разнообразии методов и отдельных методик, связанных с антропологическими, психофизиологическими, техническими, кибернетическими, математическими и другими исследованиями, мы можем видеть как фундаментальные дисциплины, направленные на выявление в первую очередь информационных процессов в эргатической системе, так и инженерно-экологические знания, получаемые при испытании с целью оценки экологической чистоты и эргономичности.

Для правильного понимания и использования методов, применяемых в инженерной экологии, нужна прежде всего их классификация. В основу такой классификации целесообразно положить способы получения данных о деятельности человека-оператора, работе технического устройства и изменения экологических характеристик среды. При таком подходе удобно выделить методы: проектно-конструкторские (с использованием достижений науки технического творчества), экологического мониторинга, изучения экосистем, эргономические, математические, имитационные и кибернетические.

Проектно-конструкторские принципы и методы. Задачи проектирования систем. Современные темпы развития технических средств, рост сложности и разнообразия техносферы ставят перед инженером множество трудностей. Задача конструктора состоит в создании техники, которая будет полностью отвечать современным потребностям индустрии: давать наибольший экономический эффект и обладать высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями. Но этим задачи не исчерпываются. Инженеру-разработчику системы «человек – техника – среда» предстоит решать задачи, вырастающие до уровня экологических проблем, когда создаваемая им техника, загрязняя природу, будет нарушать нормальную жизнедеятельность экологических систем. Природа, в свою очередь, оборачивает наносимые ей экологические стрессы острием к человеку, в конечном счете, ставя под угрозу жизнедеятельность общества.

Можно показать, что многие трудности творчества инженера сегодня вытекают из частных подходов, один из которых заключается в ориентации предпринимателя на достижение прибыли. Перед нами стоит задача преодоления узости взглядов на предметы и явления. Не следует допускать преобладания частного подхода в изучении технических проблем. Сегодня необходимость целостного охвата многообразных технических задач приобретает особую актуальность, мы все лучше понимаем, что создание сложных технических средств связано с учетом безопасной жизнедеятельности человека и экосистем, понимаем и то, что сущность создания таких систем (человек – техника – среда) заключается в удовлетворении человеческих потребностей в условиях общественной жизни. Основой создания системы ЧТС должен стать комплексный поиск необходимых решений конструкторских задач.

Объектом проектирования является система, тогда как объектом конструирования становится конструкция разрабатываемого изделия. Единство целей и действий в отношении проектов и изделий привело к необходимости иметь средства общения между инженерами. Этим средством является всевозможного рода проектная и конструкторская документация, строго разграниченная по стадиям разработки.

Теоретические аспекты моделей различных стадий разработок рассматриваются в специальной литературе.

Предыдущая