ما يعرفه المهندسون وكيف يعرفونه

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

كتاب "ما يعرفه المهندسون وكيف يعرفونه: دراسات تحليلية من تاريخ الطيران" (منشورات جامعة جونز هوبكنز، 1990) هو دراسة تاريخية للممارسة الهندسية في مجال الطيران الأمريكيبين عامي 1908 و1953، من تأليف والتر فينسينتي (1917-2019)، وهو مهندس ومعلم بارع. [ 1 ] تمثل هذه الفترة فجر الطيران، الذي كان مليئًا بالشكوك والمسارات المتعددة المؤدية إلى عوالم مختلفة . يستخلص الكتاب استنتاجين رئيسيين من هذه الفترة. يتعلق الاستنتاج الأول بـ"ما يعرفه المهندسون". يستخدم الكتاب خمس دراسات حالة من تاريخ هندسة الطيران لتوضيح أن الهندسة غالبًا ما تتطلب اكتشافات علمية خاصة بها . وبالتالي، ينبغي فهم الهندسة على أنها نشاط مُولِّد للمعرفة يشمل العلوم التطبيقية ولكنه لا يقتصر عليها. أما الاستنتاج الثاني فيتعلق بـ"كيف يعرف المهندسون"، وذلك باستخدام دراسات الحالة نفسها للكشف عن أنماط في طبيعة الهندسة. تُشكّل هذه الأنماط " إبستمولوجيا " للهندسة، قد تُشير إلى "منهج هندسي" مُختلف عن المنهج العلمي . [ 2 ] : 169، 256. يختتم والتر فينسينتي عمله بنموذج عام "للاختيار والتنويع" لفهم اتجاه الابتكار التكنولوجي في تاريخ البشرية. الكتاب حافل بالعديد من الملاحظات والقصص الإضافية التي يرويها مُمارس ومُدرّس. ولعل هذا ما دفع الدكتور مايكل أ. جاكسون ، مؤلف كتابي "التصميم الهيكلي" و" أطر المشكلات" ، إلى اختتام خطاب رئيسي للمهندسين بعبارة: "اقرأوا كتاب فينسينتي. اقرأوه بعناية. اقرأوه مئة مرة." [ 3 ]

مؤلف

كان والتر ج. فينسينتي (يُنطق اسمه عادةً " فين-سين-تي " في الولايات المتحدة أو " فين-تشين-تي " بالإيطالية) (1917-2019) أستاذًا فخريًا لهندسة الطيران والفضاء في جامعة ستانفورد . [ 4 ] في عام 1987، انتُخب عضوًا في الأكاديمية الوطنية للهندسة ، "لمساهماته الرائدة في ديناميكا الهواء للطائرات الأسرع من الصوت، وفهمه الأساسي لديناميكا الغازات الفيزيائية في التدفقات فوق الصوتية ". [ 5 ] يُعد كتابه الدراسي المهم من الجزء الأول من مسيرته المهنية هو " مقدمة في ديناميكا الغازات الفيزيائية" (الطبعة الأولى 1965، الطبعة الثانية 1975). [ 6 ] في الواقع، جمع فينسينتي بين مسيرتين مهنيتين: الأولى كمهندس طيران رائد، والثانية كمؤرخ بارز للتكنولوجيا. وقد منحه هذا منظورًا مزدوجًا للتفكير في كيفية عمل الابتكار التكنولوجي. علاوة على ذلك، وسّع نطاق أهمية الهندسة للمجتمع من خلال مشاركته في تأسيس فرعٍ في جامعة ستانفورد يُدعى "القيم والتكنولوجيا والمجتمع" عام 1971، والذي يُعرف الآن باسم "العلوم والتكنولوجيا والمجتمع". [ 7 ] وفي سن التسعين، نشر أحدث أعماله بالاشتراك مع ويليام م. نيومان ، بعنوان "حول الاستخدام الهندسي لتاريخ الهندسة"، والذي نُشر في مجلة "التكنولوجيا والثقافة" . [ 8 ]

خلفية

نُشر كتاب " ما يعرفه المهندسون" لأول مرة عام 1990، عندما كان السيد فينسينتي يبلغ من العمر 73 عامًا، بعد مسيرة مهنية حافلة في هندسة الطيران والفضاء ، وتاريخ التكنولوجيا، والتدريس. تعود دراسات الحالة الخمس المستخدمة كأدلة في هذا الكتاب إلى النصف الأول من القرن العشرين، أي بين عامي 1908 و1953. خلال هذه الفترة، عمل المؤلف في اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) من عام 1940 إلى عام 1957. [ 9 ] نُشرت أربع من دراسات الحالة الخمس المستخدمة كأدلة في هذا الكتاب بشكل مستقل في مجلة "التكنولوجيا والثقافة" بين عامي 1979 و1986. [ 2 ] : 10 في تلك الحقبة، بدأ مؤلفون آخرون في دحض فكرة أن الهندسة مجرد علم تطبيقي. [ 10 ] ثم في عام 1990، دعمت دراسات الحالة الخمس التي قدمها فينسينتي، بشكل غير مباشر، هذا الخطاب الجديد حول الهندسة كتخصص يُنتج المعرفة.

نِطَاق

تشمل مهنة "الهندسة" نطاقًا واسعًا من الممارسات. ولذلك، يُضيّق المؤلف نطاق دراسات الحالة الخمس التي يقدمها بثلاث طرق. [ 2 ] : 6-9 أولًا، عند النظر إلى العملية الهندسية من بدايتها إلى نهايتها، نجد أنها تتضمن ثلاث مراحل: التصميم ، والإنشاء/الإنتاج، والتشغيل. وتأتي هذه الحالات في معظمها من مرحلة التصميم الهندسي. ويُستثنى من ذلك دراسة الحالة الخامسة المتعلقة بالوصلات المثبتة بمسامير غاطسة، والتي تضمنت تفاعلًا وثيقًا بين التصميم والإنتاج. ثانيًا، يمكن تصنيف التصميم إلى تصميم عادي وتصميم جذري. وتتعلق دراسات الحالة هذه بالتصميم العادي. ثالثًا، يتسم التصميم العادي نفسه بتعدد مستوياته. وتمتد هذه المستويات من تعريف المشروع وصولًا إلى التصميم العام، وتصميم المكونات الرئيسية، وتقسيم تصميم المكونات، والمشكلات شديدة التخصص (مثل شكل المسقط الأفقي، وشكل الجنيح، وأجهزة الرفع العالي). وتأتي دراسات الحالة الخمس هذه في معظمها من هذه المستويات الدنيا. وبالتالي، عند دمجها، فإن نطاق دراسات الحالة هذه يقتصر على التصميم، والتصميم العادي، والمشكلات شديدة التخصص على أدنى مستوى، "للمساعدة في معالجة إهمال هذا المجال الواسع والأساسي". [ 2 ] : 9

ملخص دراسة الحالة (ما يعرفه المهندسون)

تُرتّب دراسات الحالة الخمس حسب الفصول. يتناول الفصل الثاني تصميم الأجنحة الهوائية بشكل عام. يُبيّن العمل المبكر لديفيس مدى فائدة الهندسة التي أنجزها أشخاصٌ لا يملكون تدريبًا رسميًا في الهندسة. كان جناح ديفيس ذا أهمية بالغة رغم أن ديفيس لم يكن لديه الأساس النظري لمعرفة كيف أو لماذا. يتناول الفصل الثالث كيفية تصميم المهندسين بما يتوافق مع خصائص الطيران المُرضية للطيارين. تُوضّح دراسة الحالة هذه وجود علاقة جوهرية بين السلوك البشري والمتطلبات الهندسية التي يُمكن أن تُؤثّر بشكل كبير على النتائج. على هذا النحو، "يُعدّ تصميم المنتجات نشاطًا اجتماعيًا". [ 2 ] : 11، 237. يُبيّن الفصل الرابع أهمية تحليل حجم التحكم في التصميم الميكانيكي. كان تحليل حجم التحكم غائبًا عن كتب الفيزياء في ذلك الوقت. وبالتالي، كان لدى المهندسين متطلب علمي لم يُلبَّى بشكل كافٍ من قِبل أيٍّ من العلوم الطبيعية . من المهم أن نذكر أن دراسات الحالة هذه تُقدّم أمثلة على سبب وجود ما يُسمّى "العلوم الهندسية". يتناول الفصل الخامس المشكلة الديناميكية لتصميم واختيار المراوح . تُوضح دراسة حالة المروحة كيف يطور المهندسون أساليبًا لمراعاة غياب النظرية العلمية اللازمة. في هذه الحالة، استُخدم " تغيير المعلمات " لرسم خريطة ودراسة موضوع لا توجد فيه نظرية علمية شاملة (في الفيزياء). [ 2 ] : 160-161. أخيرًا، يصف الفصل السادس مشكلة تصميم وصلات المسامير الغاطسة للطائرات. تُبين دراسة الحالة هذه كيف يمكن لمتطلبات الإنتاج أن تؤثر عكسيًا على التصميم، مما يدفع إلى تكرار العمليات بين الإنتاج والتصميم. كما تُوضح دراسة الحالة هذه كيف أن هناك جوانب هندسية لا يمكن وصفها بشكل كافٍ بأنها علمية، مثل ميكانيكا المسامير "الحسية" التي طُورت لتحديد مقدار الضغط المطلوب تطبيقه عند إكمال هيكل غلاف الطائرة المصنوع من الألومنيوم (انظر مناقشة "المعرفة الضمنية" أدناه).

نظرية المعرفة في الهندسة (كيف يعرف المهندسون)

يقدم والتر فينسينتي، في كتابه، ملاحظاتٍ حول نظرية المعرفة في مجال الهندسة. وفيما يلي ستٌّ من الملاحظات العديدة التي وردت في الكتاب. [ 11 ] لا تُشكّل هذه الملاحظات "منهجًا هندسيًا" بحد ذاتها، بل تُقدّم فرضيةً مفادها أنها قد تُمهّد الطريق لمزيدٍ من البحث. [ 2 ] : 160-161. كتب فينسينتي: "في الفقرة الأخيرة من الفصل الخامس، طرحتُ أيضًا مسألة ما إذا كان من المفيد البحث عن "منهج هندسي" يُشابه المنهج العلمي، ولكنه يختلف عنه، وهو ما كان محلّ اهتمامٍ بالغٍ في تاريخ العلم. هل يُمكن أن تكون عملية اختيار التباين الموضّحة هنا هي ذلك المنهج، بخصائصها المُميّزة التي تكمن في معيار الاختيار والأساليب غير المباشرة المُستخدمة لاختصار التجربة المباشرة؟" [ 2 ] : 256

سبعة عناصر تفاعلية في تعلم الهندسة

أولًا، ثمة نمطٌ لعملية الاكتشاف الهندسي التكرارية التي تُلاحظ في تطوير مواصفات جودة الطيران. [ 2 ] : 102 تُعرف هذه العملية باسم "العناصر التفاعلية السبعة للتعلم الهندسي" وتشمل ما يلي:

  1. التعرف على المركبة والتعرف على المشكلة .
  2. تحديد المتغيرات الأساسية واستنباط المفاهيم والمعايير التحليلية .
  3. تطوير الأدوات/تقنيات القيادة للقياسات أثناء الطيران .
  4. نمو وتطوير آراء الطيارين فيما يتعلق بصفات الطيران المرغوبة.
  5. قم بدمج النتائج من 2 إلى 4 في مخطط مدروس لإجراء بحث عالي الجودة .
  6. قياس خصائص الطيران ذات الصلة لقطاع عرضي من الطائرات.
  7. تقييم النتائج والبيانات المتعلقة بخصائص الطيران في ضوء رأي الطيار للوصول إلى مواصفات عامة.

يُستخدم الخط الغامق من النص الأصلي لعزل الخطوات بطريقة محايدة للموضوع.

ست فئات من المعرفة الهندسية

ثانيًا، ثمة نمطٌ في فئات المعرفة الهندسية نفسها. [ 2 ] : 208 وهذه الفئات الست للمعرفة الهندسية هي:

  1. مفاهيم التصميم الأساسية
  2. المعايير والمواصفات
  3. الأدوات النظرية
  4. البيانات الكمية
  5. الاعتبارات العملية
  6. أدوات التصميم

سبعة أنشطة لتوليد المعرفة

ثالثًا، يرى والتر فينسينتي نمطًا في أنشطة توليد المعرفة/العلوم في الهندسة. [ 2 ] : 229 وتشمل هذه الأنشطة السبعة لتوليد المعرفة ما يلي:

  1. التحويل من العلوم
  2. اختراع
  3. البحث الهندسي النظري
  4. بحوث الهندسة التجريبية
  5. ممارسة التصميم
  6. إنتاج
  7. المحاكمة المباشرة

العلاقة بين الفئات والأنشطة

رابعًا، من خلال وضع ست فئات من المعرفة وسبعة أنشطة لتوليد المعرفة في جدول xy، تتقاطع هذه الأنشطة مع فئات المعرفة بطريقة يمكن التنبؤ بها جزئيًا. ويُعدّ الجدول الناتج بمثابة تقريب للمهام الهندسية التي يُحتمل أن تُنتج معرفة هندسية جديدة. [ 2 ] : 235، الجدول 7-1. ويهدف الرسم البياني الناتج إلى "المناقشة أكثر من كونه مجموعة من التقسيمات الجامدة". [ 2 ] : 225

تصنيف المعرفة الهندسية

خامساً، يُعيد تصنيف المعرفة الهندسية نفسها. يمكن تصنيف المعرفة الناتجة عن الهندسة عادةً حسب مراحل مثل التصميم والإنتاج والتشغيل. [ 2 ] : 195 وهناك طريقة أخرى للتفكير في فئات المعرفة الهندسية، وهي المعرفة الوصفية والمعرفة التوجيهية والمعرفة الضمنية . [ 2 ] : 198 ويضيف مصطلحي جيلبرت رايل "معرفة أن" و"معرفة كيف" [ 2 ] : 13 لتوضيح هدف كل فئة من فئات المعرفة. [ 2 ] : 198 إن "معرفة ماذا أو ذلك" الذي يجب فعله في الهندسة هو مزيج من المعرفة الوصفية والتوجيهية. و"معرفة كيف" للقيام بذلك هي مزيج من المعرفة التوجيهية والضمنية. وبالتالي، تُظهر دراسات الحالة هذه الحاجة إلى جميع أنواع المعرفة الثلاثة في الهندسة.

نموذج التباين والاختيار للابتكار التكنولوجي

وأخيرًا، يطرح نموذجًا للتنوع والاختيار لنمو المعرفة. فعلى جميع مستويات التسلسل الهرمي للتصميم، يُسهم نمو المعرفة في زيادة تعقيد وقوة عملية التنوع والاختيار، وذلك بتعديل آلية التنوع وتوسيع نطاق عمليات الاختيار بشكل غير مباشر. ويُضيف كلٌ من التنوع والاختيار مبدأين واقعيين لتقدم التكنولوجيا: تجاهل التنوع وعدم اليقين في الاختيار. [ 2 ] : 249

يخلص فينسينتي إلى أن غفلتنا عن الإمكانيات الهائلة الكامنة في تنوعات التصميم لا تعني بالضرورة بحثًا عشوائيًا أو غير مدروس. فالشخص الكفيف في زقاق غير مألوف يستخدم عصاه للحصول على معلومات تمكنه من استكشاف القيود بطريقة مقصودة دون أن يكون لديه أدنى فكرة عن وجهة الزقاق. وبالمثل، يمضي المهندسون في التصميم "بشكل أعمى" بمعنى أن "النتيجة غير قابلة للتنبؤ بها تمامًا"، وبالتالي فإن أفضل التنوعات المحتملة تكون غير مرئية إلى حد ما. [ 2 ] : 243 ونتيجة لذلك، فإن إيجاد تصاميم عالية الأداء ليس هو القاعدة. ويشير إلى أنه "من الخارج أو عند النظر إلى الماضي، تميل العملية برمتها إلى أن تبدو أكثر تنظيمًا وقصدًا - وأقل عمى - مما هي عليه في الواقع". [ 2 ] : 246

مع ذلك، يستخدم فينسينتي الاختلافات بين الأخوين رايت والفرنسيين ليُظهر وجود تباين في كيفية تعاملنا مع العمى الناتج عن الاختلافات. فقد صمم الأخوان رايت آلة طيران قبل الفرنسيين، رغم أنهم بدأوا تجاربهم في نفس الوقت تقريبًا. اعتمد الفرنسيون على: 1) المعلومات القليلة المتوفرة آنذاك عن الأخوين رايت/لانغلي، 2) التصورات الذهنية لما قد ينجح، 3) التوجيه من خبرتهم المتنامية في الطيران. ولكن "بما أن [السببين الأول والثالث] كانا ضئيلين، فقد كان مستوى العمى، على الأقل في البداية، شبه تام". [ 2 ] : 244

ما هو الفرق في العملية بين الأخوين رايت والفرنسيين؟

كانت عملية التجربة والخطأ الفرنسية أقل اعتمادًا على التحليل النظري (أو المعرفة الهندسية الجديدة). ولأن الفرنسيين لم يكونوا ميالين إلى التحليل النظري، لم يكن بالإمكان اختيار التعديلات للاحتفاظ بها وتحسينها إلا من خلال التجارب العملية. [ 2 ] : 244 [التشديد مُضاف]. أما بالنسبة للأخوين رايت، فقد أدى تطوير المبادئ الأساسية في النظرية من خلال التحليل إلى اختصارات دقيقة للتجارب المباشرة، مما جعل العملية الفرنسية تبدو أكثر استكشافية عند النظر إليها بأثر رجعي. وهكذا، فإن عملية الاختيار مدعومة بـ 1) التحليل النظري و2) التجارب (في أنفاق الرياح، على سبيل المثال) بدلاً من التجربة المباشرة للنماذج الفعلية ("الظاهرة") في البيئة. ويزيد نمو المعرفة من قوة التجارب غير المباشرة بدلاً من التجارب الفعلية/المباشرة. [ 2 ] : 247

عدم اليقين في عملية التباين والاختيار (العمى في التباين وعدم اليقين في الاختيار)

على المدى البعيد، "تتسم عملية اختيار التباين برمتها - التباين والاختيار معًا - بالغموض". ويتأثر مستوى هذا الغموض بأمرين. أولًا، "ينشأ الغموض من درجة عدم اليقين في التباينات". [ 2 ] : 248. ويتناقص الغموض في العملية برمتها مع نضوج التكنولوجيا - ويشير إلى أن مصممي الطائرات اليوم يعملون بثقة أكبر من الفرنسيين في أوائل القرن العشرين، أو حتى من جيله في العمل لدى اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA). ومع ذلك، ثمة مفارقة في تناقص عدم اليقين. فبينما يتناقص عدم اليقين بمرور الوقت، يصبح تحقيق التقدم أكثر صعوبة وأكثر تعقيدًا في الوقت نفسه... مما يزيد من عدم اليقين! وبالتالي، فإن الميل إلى رؤية انخفاض صافٍ في عدم اليقين "ينبع من وهم". يمكن لعملية اختيار التباين أن تخلق من عدم اليقين بقدر ما تقلله؛ اسأل فقط "المهندسين الموهوبين الذين يكافحون من أجل تطوير تكنولوجيا ناضجة مثل صناعة الطيران الحالية..." [ 2 ] : 249

العامل الثاني المؤثر في عدم اليقين في نموذج التباين والاختيار برمته هو "عدم اليقين" في عملية الاختيار. تعاني كل من التجارب غير المباشرة والظاهرة من عدم اليقين، مما يزيد من تعقيد نموذج التباين والاختيار. ولكن على عكس العمى في التباين، يقل عدم اليقين في الاختيار مع زيادة الدقة في كلا نوعي التجارب. [ 2 ] : 249

يتسم تطور التكنولوجيا في نموذج التباين والاختيار بالغموض وعدم اليقين. [ 2 ] : 248-249. ثم يستعرض المؤلف دراسات الحالة الخمس بأثر رجعي لتوضيح كيفية عمل التباين والاختيار والغموض وعدم اليقين في كل حالة. [ 2 ] : 250-252. إجمالاً، "يؤدي النمو التراكمي للمعرفة الهندسية نتيجةً لعمليات التباين والاختيار الفردية إلى تغيير طبيعة كيفية تنفيذ تلك العمليات". [ 2 ] : 245

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "والتر فينسينتي، مهندس متعدد التخصصات، توفي عن عمر يناهز 102 عامًا" . 17 أكتوبر 2019.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 فينسينتي ، والتر ج . ( 1990 ) . ما يعرفه المهندسون وكيف يعرفونه : دراسات تحليلية من تاريخ الطيران، دراسات جونز هوبكنز في تاريخ التكنولوجيا [سلسلة جديدة، رقم 11] . بالتيمور: مطبعة جامعة جونز هوبكنز. 
  3. ↑ مراجعة كتاب إيان ألكسندر http://ifalexander.users.btopenworld.com/reviews/vincenti.htm ، تم الوصول إليها في 23 يناير 2011، 2300.
  4. ↑ http://soe.stanford.edu/research/layout.php?sunetid=sts ، تم الوصول إليه في 24 يناير 2011، 2043.
  5. ↑ http://www.members.nae.edu/nae/naepub.nsf/Members+By+UNID/5B3300986C7CFF4C8625755200622ED3?opendocument ، تم الوصول إليه في 23 يناير 2011، 2230.
  6. ↑ فينسينتي، والتر جي، وتشارلز إتش كروجر. مقدمة في ديناميكا الغازات الفيزيائية. هنتنغتون، نيويورك: كريجر، 1975.
  7. ↑ مقابلة والتر سي بوست 1997، http://www.americanheritage.com/articles/magazine/it/1997/3/1997_3_20.shtml ، تم الوصول إليها في 23 يناير 2011، 2240.
  8. ↑ والتر فينسينتي وويليام نيومان. "حول الاستخدام الهندسي لتاريخ الهندسة"، التكنولوجيا والثقافة. المجلد 48، العدد 1، يناير 2007، الصفحات 245-247.
  9. ↑ http://www.americanheritage.com/articles/magazine/it/1997/3/1997_3_20.shtml ، تم الوصول إليه في 23 يناير 2011، 2245.
  10. ↑ بيجكر، ويبي إي، وتوماس بارك هيوز، وتي جيه بينش. البناء الاجتماعي للأنظمة التكنولوجية : اتجاهات جديدة في علم اجتماع وتاريخ التكنولوجيا. كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، 1987. ص 69.
  11. ↑ ملاحظة: هناك العديد من الملاحظات المعرفية الأخرى الواردة في جميع أنحاء الكتاب، بما في ذلك كثافة عالية منها في الفصل 7.