O que os engenheiros sabem e como eles sabem -What Engineers Know and How They Know It
.gif) Capa da 1ª edição, brochura
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| Autor | Walter G. Vincenti |
|---|---|
| País | Estados Unidos |
| Língua | inglês |
| Sujeito | História da tecnologia , história da Aeronáutica |
| Editor | Johns Hopkins University Press |
Data de publicação |
1990 |
| Tipo de mídia | Brochura |
| Páginas | 326 |
| ISBN | 0-8018-3974-2 (papel a1k.) 0-8018-4588-2 (pbk.) |
O que os engenheiros sabem e como eles sabem: Estudos analíticos da história da aeronáutica (The Johns Hopkins University Press, 1990) ( ISBN 0-8018-4588-2 ) é uma reflexão histórica sobre aprática da engenharia na aeronáutica dosEstados Unidosde 1908 a 1953 escrita por Walter Vincenti (1917-2019) um excelente praticante e instrutor. Este período representa o alvorecer da aviação que estava repleta de incertezas e numerosos caminhos para muitos mundos possíveis . O livro captura duas conclusões principais desse período. A conclusão de primeira ordem deste livro é sobre "o que os engenheiros sabem". Cinco estudos de caso da história da engenharia aeronáutica são usados para argumentar que a engenharia freqüentemente exige suas próprias descobertas científicas. Assim, a engenharia deve ser entendida como uma atividade geradora de conhecimento que inclui as ciências aplicadas, mas não se limita às ciências aplicadas. A conclusão de segunda ordem deste livro diz respeito a "como os engenheiros sabem", usando os mesmos estudos de caso para revelar padrões na natureza de toda engenharia. Esses padrões formam uma “ epistemologia ” da engenharia que pode apontar o caminho para um “método de engenharia” como algo distinto do método científico . Walter Vincenti termina o trabalho com um "modelo de seleção de variação" geral para entender a direção da inovação tecnológica na história humana. O livro está repleto de numerosas observações e histórias adicionais contadas por um praticante e instrutor. Pode ser por isso que o Dr. Michael A. Jackson , autor de Structured Design and Problem Frames , uma vez concluiu um discurso para engenheiros com a declaração: "Leia o livro de Vincenti. Leia com atenção. Leia-o cem vezes."
Autor
Walter G. Vincenti (comumente pronunciado " vin-sen-tee " nos EUA ou " vin-chen-tee " em italiano) (1917-2019) foi Professor Emérito de Engenharia Aeronáutica e Aeroespacial na Universidade de Stanford . Em 1987, ele foi introduzido na National Academy of Engineering , “pelas contribuições pioneiras para a aerodinâmica de aeronaves supersônicas e para a compreensão fundamental da dinâmica física dos gases do fluxo hipersônico ”. Seu importante livro da primeira parte de sua carreira é, Introdução à Dinâmica do Gás Físico (1ed ed 1965, 2 ed 1975). Vincenti, na verdade, teve duas carreiras completas: uma como engenheiro aeronáutico de ponta e outra como historiador da tecnologia. Isso deu a ele um ponto de vista duplo para pensar sobre como funciona a inovação tecnológica. Além disso, ele ampliou a relevância da engenharia para a sociedade ao co-fundar uma disciplina de Stanford chamada Valores, Tecnologia e Sociedade em 1971 - agora chamada Ciência, Tecnologia e Sociedade. Aos 90 anos publicou seu trabalho mais recente com William M. Newman , "On an Engineering Use of Engineering History" , publicado em Technology and Culture .
Fundo
What Engineers Know foi publicado pela primeira vez em 1990, quando o Sr. Vincenti tinha 73 anos após uma carreira completa em engenharia aeroespacial , história da tecnologia e ensino. Os cinco estudos de caso usados para evidências neste livro vêm da primeira metade do século 20, 1908-1953. Durante este período, o autor trabalhou no National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) de 1940 a 1957. Quatro dos cinco estudos de caso usados como evidência neste livro foram publicados pela primeira vez de forma independente na Technology and Culture entre 1979 e 1986. Durante esta era, outros autores estavam começando a refutar a visão da engenharia apenas como ciência aplicada. Então, em 1990, os cinco estudos de caso de Vincenti indiretamente apoiaram este novo discurso sobre a engenharia como uma disciplina geradora de conhecimento.
Escopo
A profissão de "engenharia" abrange um amplo escopo de prática. Assim, o autor restringe o escopo de seus cinco estudos de caso de três maneiras. Em primeiro lugar, visto de ponta a ponta, o processo de engenharia contém três fases, incluindo design , construção / produção e operação. Esses casos vêm em grande parte da fase de projeto da engenharia. Uma exceção é o quinto estudo de caso sobre juntas de rebites embutidos, que envolveu uma interação íntima entre design e produção. Em segundo lugar, o design pode ser classificado como normal ou radical. Esses estudos de caso pertencem ao design normal. Terceiro, o próprio design normal é multinível. Esses níveis vão desde a definição do projeto até o design geral, design dos principais componentes, subdivisão do design dos componentes e problemas altamente específicos (como planform, aerofólio e dispositivos de alta elevação). Esses cinco estudos de caso vêm principalmente desses níveis mais baixos. Assim, quando combinados, o escopo desses estudos de caso é design, design normal e problemas altamente específicos no nível mais baixo, "para ajudar a corrigir a negligência desta grande e essencial área."
Resumo do estudo de caso (o que os engenheiros sabem)
Os cinco estudos de caso são organizados por capítulo. O Capítulo 2 trata do projeto do aerofólio em geral. O trabalho inicial de Davis ilustra como a engenharia útil tem sido feita por pessoas que não têm nenhum treinamento formal em engenharia. A ala Davis foi instrumental, embora Davis não tivesse base teórica para saber como ou por quê. O Capítulo 3 é sobre como os engenheiros projetam de acordo com qualidades de vôo satisfatórias para os pilotos. Este estudo de caso ilustra que pode haver uma relação fundamental entre o comportamento humano e os requisitos de engenharia que pode afetar muito os resultados. Como tal, "o design de artefatos é uma atividade social". O Capítulo 4 ensina a importância das situações de análise de volume de controle no projeto mecânico. A análise do volume de controle estava faltando nos livros de física da época. Assim, os engenheiros tinham um requisito científico que não era tratado de forma adequada por nenhuma ciência natural . É importante ressaltar que esses estudos de caso são exemplos de por que existe algo como "ciência da engenharia". O Capítulo 5 trata do problema dinâmico de projeto e seleção de hélices . O estudo de caso da hélice ilustra como os engenheiros desenvolvem métodos para dar conta da ausência da teoria científica necessária. Neste caso, " variação de parâmetro " foi usada para mapear e pesquisar um assunto onde não existia uma teoria científica abrangente (em física). Finalmente, o capítulo 6 descreve o problema de projetar juntas de rebites nivelados para aeronaves. Este estudo de caso mostra como os requisitos de produção podem ter uma influência reversa no design, gerando iterações entre a produção e o design. Este estudo de caso também ilustra como há aspectos de engenharia que não podem ser descritos adequadamente como ciência, como a mecânica de rebite de "toque" desenvolvida para quanta pressão aplicar ao completar a estrutura de revestimento estressado de alumínio da aeronave (consulte a discussão de "conhecimento tácito" abaixo )
Uma epistemologia da engenharia (como os engenheiros sabem)
Ao longo do livro, Walter Vincenti faz observações epistemológicas relativas à engenharia. A seguir estão seis das várias observações feitas ao longo do livro. Essas observações não constituem um "método de engenharia" per se, mas oferecem uma conjectura de que podem apontar o caminho para pesquisas futuras. Ele escreveu: "No parágrafo final do capítulo 5, também levantei a questão de saber se seria lucrativo procurar um" método de engenharia "análogo, mas distinguível, do método científico que tem sido uma preocupação frutífera para a história da ciência. será que o processo de seleção de variação delineado aqui é esse método, com suas características distintivas residindo no critério de seleção e nos métodos vicários usados para atuar na tentativa direta? "
Sete Elementos Interativos de Aprendizagem de Engenharia
Primeiro, há um padrão para o processo iterativo de descoberta de engenharia visto no desenvolvimento de especificações de qualidade de vôo. Este processo é conhecido como "Sete Elementos Interativos de Aprendizagem de Engenharia" e inclui:
- Familiarização com o veículo e reconhecimento do problema .
- Identificação de variáveis básicas e derivação de conceitos e critérios analíticos .
- Desenvolvimento de instrumentos / técnicas de pilotagem para medições em vôo .
- Crescimento e refinamento da opinião do piloto em relação às qualidades de vôo desejáveis.
- Combine os resultados de 2 a 4 em um esquema deliberado para pesquisa de qualidade de vôo .
- Medição das características de voo relevantes para uma seção transversal da aeronave.
- Avaliação dos resultados e dados sobre as características do voo à luz da opinião do piloto para chegar às especificações gerais.
O negrito do texto original isola as etapas de maneira neutra em relação ao assunto.
Seis categorias de conhecimento de engenharia
Em segundo lugar, há um padrão nas próprias categorias de conhecimento em engenharia. Essas seis categorias de conhecimento de engenharia são:
- Conceitos fundamentais de design
- Critérios e especificações
- Ferramentas teóricas
- Dados quantitativos
- Considerações práticas
- Instrumentalidades de design
Sete Atividades Geradoras de Conhecimento
Terceiro, Walter Vincenti vê um padrão nas atividades de engenharia geradoras de conhecimento / ciência. Essas sete atividades de geração de conhecimento incluem:
- Transferência da ciência
- Invenção
- Pesquisa teórica de engenharia
- Pesquisa de engenharia experimental
- Prática de design
- Produção
- Teste Direto
Relação entre categorias e atividades
Quarto, ao colocar seis categorias de conhecimento e as sete atividades geradoras de conhecimento em uma mesa xy, essas atividades geradoras de conhecimento atravessam as categorias de conhecimento de uma forma parcialmente previsível. A tabela resultante serve como uma aproximação de quais tarefas de engenharia podem produzir novos conhecimentos de engenharia. O diagrama resultante "é mais para discussão do que um conjunto de divisões rígidas e rápidas."
Classificação de Conhecimento de Engenharia
Quinto, ele reclassifica o próprio conhecimento de engenharia. O conhecimento gerado pela engenharia pode normalmente ser categorizado por fases, como projeto, produção ou operações. Outra forma de pensar sobre as categorias de conhecimento de engenharia é o conhecimento descritivo , o conhecimento prescritivo e o conhecimento tácito . Ele adiciona os termos de Gilbert Ryle "sabendo que" e "sabendo como" para ilustrar o objetivo de cada categoria de conhecimento. "Saber o que ou aquilo" fazer em engenharia é uma mistura de conhecimento descritivo e prescritivo. "Saber como" fazer é uma mistura de conhecimento prescritivo e tácito. Assim, esses estudos de caso mostram a necessidade de todos os três tipos de conhecimento em engenharia.
Modelo de Seleção de Variação de Inovação Tecnológica
Finalmente, ele postula um modelo de seleção de variação para o crescimento do conhecimento. Em todos os níveis da hierarquia de design, o crescimento do conhecimento atua para aumentar a complexidade e o poder do processo de seleção de variação, modificando tanto o mecanismo de variação quanto expandindo os processos de seleção vicariamente. Variação e seleção adicionam, cada uma, dois princípios realistas para o avanço da tecnologia: cegueira para a variação e insegurança da seleção.
Vincenti conclui que nossa cegueira para o vasto potencial das variações de design não implica uma busca aleatória ou não premeditada. Uma pessoa cega em um beco desconhecido usa uma bengala para fornecer informações para explorar as restrições de forma intencional, sem ter nenhuma ideia para onde o beco leva. Da mesma forma, os engenheiros procedem no projeto “cegamente” no sentido de que “o resultado não é completamente previsível”, portanto, as “melhores” variações potenciais são em algum grau invisíveis. Como resultado, encontrar designs de alto funcionamento não é a norma. Ele observa, "de fora ou em retrospecto, todo o processo tende a parecer mais ordenado e intencional - menos cego - do que normalmente é."
No entanto, Vincenti usa as diferenças entre os irmãos Wright e os franceses para mostrar que há uma série de maneiras como lidamos com a cegueira às variações. Os irmãos Wright projetaram uma máquina voadora antes dos franceses, embora tenham começado a fazer experimentos mais ou menos na mesma época. Os franceses 1) apelaram para o pouco que se sabia sobre os Wrights / Langley, 2) imaginações mentais do que poderia dar certo e 3) orientação proveniente da crescente experiência de voo. Mas, “uma vez que [nº 1 e nº 3] eram escassos, o nível de cegueira, pelo menos no início, era quase total”.
Qual foi a diferença no processo entre os Wrights e os franceses?
O processo de tentativa e erro francês teve menos análise teórica (ou novos conhecimentos de engenharia). Visto que “os franceses não eram inclinados à análise teórica, as variações podiam ser selecionadas para retenção e refinamento apenas por trilhas em vôo”. Para os Wrights, o avanço dos princípios básicos na teoria por meio da análise emprestou atalhos precisos para direcionar os julgamentos, fazendo com que o processo francês parecesse mais exploratório em retrospecto. Assim, o processo de seleção é auxiliado por 1) análise teórica e 2) experimentos (em, digamos, túneis de vento) no lugar de teste direto de versões reais (“abertas”) no ambiente. O crescimento do conhecimento aumenta o poder das provações vicárias em lugar das provações reais / diretas.
Incerteza no processo de seleção de variação (cegueira na variação e insegurança na seleção)
A longo prazo, "todo o processo de seleção de variação - variação e seleção juntas - é cheio de incertezas." O nível de incerteza é afetado por duas coisas. Primeiro, "a incerteza vem do grau de cegueira nas variações". A incerteza em todo o processo diminui à medida que a tecnologia amadurece - ele observa que os projetistas de aeronaves de hoje operam com mais "segurança" do que os franceses do início dos anos 1900 ou mesmo sua era trabalhando na NACA. No entanto, existe um paradoxo em diminuir a cegueira. Enquanto a cegueira diminui com o tempo, os avanços tornam-se simultaneamente mais difíceis de obter e mais sofisticados ... o que, por sua vez, aumenta a cegueira! Assim, a tentação de ver uma redução líquida na cegueira "deriva de uma ilusão". O processo de seleção de variação pode criar tanto cegueira quanto reduz; apenas pergunte "engenheiros talentosos que lutam para desenvolver uma tecnologia madura como a aeronáutica atual ..."
O segundo fator de incerteza em todo o modelo de seleção de variação é a “insegurança” no processo de seleção. Tanto os julgamentos indiretos quanto os abertos sofrem de insegurança, o que adiciona complicações ao modelo de seleção de variação. Mas, ao contrário da cegueira na variação, a insegurança na seleção diminui com a precisão em ambos os tipos de tentativa.
A cegueira e a insegurança caracterizam a natureza difícil ou árdua da evolução da tecnologia no modelo de seleção de variação. O autor então revisa os cinco estudos de caso retrospectivamente para demonstrar como a seleção da variação e a insegurança da cegueira funcionaram em cada caso. No total, "o crescimento cumulativo do conhecimento de engenharia como resultado de processos individuais de seleção de variação age para mudar a natureza de como esses processos são realizados."