2021-11-03: Конференция Современная подготовка инженеров

Короткая ссылка: EngineerEdu2021

Ссылки сюда (4) →

1-2 ноября прошла online-конференция «Современная подготовка инженеров». В программе было три блока, посвященные фронтирным инженерным задачам, технологиям мышления и современным программам подготовки инженеров. Записи конференции опубликованы https://nticenter.spbstu.ru/news/7924

Для меня на конференции Было много интересного. Я, как обычно, успевал публиковать посты с с впечатлениями от докладов конференции, которые собираю в этот отчет. Включая туда дискуссии в комментариях, а также отзывы других участников, которые увидел у себя в ленте.

Открытие конференции: Фальков и Волков

Пост на FB Открывал Валерий Николаевич Фальков, министр науки и высшего образования. Задача - чтобы высокотехнологичные компании, предприниматели чтобы были представлены в университетах. Практики эффективного взаимодействия пока нет. В рамках тренда появляется шанс у тех университетов, которые не занимались инженерной подготовки, или где не было приоритетным. Потому что переходный период - шанс. Можно вместе с компаниями регионов создать кооперацию. В регионах есть производство. И можно попробовать через партнерства создать инженерную подготовку. Да, это сложно, но это - возможность.

Далее выступал Андрей Волков, МШУ Сколково. Тезисы.

1. В 2011 стартовала дискуссия по поводу инженерной подготовки и современной инженерии. Росатом + МИФИ, полный жизненный цикл сложных инженерных систем. 4 конференции были, нынешняя - наследник. 10 лет.
2. Анализируя ситуацию инженерной подготовки. За 30 лет утеряно различие между технической подготовкой и инженерной подготовкой. Слово "высшая" ушло". Инженерия как создание нового - акцент конференции.
3. Почти 30 лет, за исключением прорывов и точек - кризисные явления в инженерной подготовке. Объективные. Ведущие компании находят инженерные решения за пределами России. Следствие - проблемы инженерной подготовки.
4. Необходимо подойти к набору решений в сфере высшего образования. Не только кооперация между университетами и компаниями, но и превратить задачу кооперации в методику процесса. Набор Упражнений, которые бы позволяли эффективно вести инженерную подготовку. Кооперация необходима, но недостаточно. Стажировки в компаниях сами по себе подготовку не обеспечат, нужна методика.
5. Программа 2030 сместила акцент. 5-100 - наращивание исследований в Университетах, это было правильно. 2030 - не просто идеи и исследования, а доведение идей, методов до инженерных решений и до выхода этих решений на рынок.
6. Не стоит оставаться только в рамках великой школы инженеров-механиков. Питерский Политех - это такая школа. Но! Надо смотреть на биотехнологию и биоинженерию, IT-инженерию, гуманитарную и социальную инженерию.

Фронтирные инженерные задачи

Юрий Анатольевич Добровольский. Инженерные и экономические проблемы водородных технологий

Пост на FB Юрий Анатольевич Добровольский. Инженерные и экономические проблемы водородных технологий. Интересный доклад о технологических аспектах аспектов и задач водородной энергетики. Вообще название - чистый лейбл, поскольку природных источников водорода нет, его надо производить, на что, в свою очередь, требуется энергия. То есть водород рассматривается как средство транспортировки, альтернатива электрическим проводам или аккумуляторам. Тему можно разделить на технологические аспекты, включая стоимость и социально-идеологические, которые в докладе явным образом не затрагивались, но которые явно следуют из техники. И дальше - мои тезисы по этому поводу, вместе с фактами из доклада. Самый дешевый водород - из метана. Но он объявлен грязным по идеологическим соображениям. Водород, получаемый электролизом на энергии АЭС - тоже под вопросом, потому что экологичность АЭС - известный предмет спекуляций, как и многие другие темы. Или одним из рассматриваемых способов транспортировки водорода рассматривают превращение в органические соединения идти аммиак. Ну и что, что там ядовитые опасные штуки, зато он позволяет использовать существующий танкерный флот, поэтому наклеим на него лейбл безопасности. Да и транспортировка в чистом виде в баллонах под высоким давлением - чистая, не слишком эффективная, так как на сжатие надо истратить примерно 15% энергии, которую можно получить из водорода (то есть энергетический КПД такой транспортировки получается 85%), а безопасность мест хранения и автомобилей на водороде - ниже, чем на бензине. И так далее, идеологии много, и это - глобальная повестка, а не российская. Но Россия не может ее игнорировать. Но при этом в направлении есть вполне понятные технические задачи - снижение стоимости электролиза за счет новых решений, повышение эффективности топливных элементов, снижение требований к чистоте водорода в автомобильных топливных элементах, чтобы сделать водородные элементы конкурентными с аккумуляторными и так далее. И над этими задачами стоит работать, независимо от идеологического фона.

Егоров Сергей Владимирович, Атомстройэкспорт. Промышленно-энергетический кластер с АЭС малой мощности

Пост на FB Егоров Сергей Владимирович Атомстройэкспорт. Интересный доклад про создание кластера на основе мини-АЭС РИТМ-200 на 45 и 90 МВт, давно используемой на ледоколах. Не проблема построить плавучую АЭС, а вот если электростанция располагается на суше, то тут встает задача транспортировки готовой электростанции как единого целого, весом 1100 тонн, до места размещения. Такой проект делают в Якутии.

Но кластер - это не только АЭС, надо проработать комплексное предложение из АЭС, энергоемкого производства и сопутствующих им структур. АЭС дает не только электричество, но и тепло, а еще может опреснять воду, если это востребовано в месте размещения. Надо обеспечить баланс в экономике, экологии и социальных аспектах. Такая постановка - принципиальное изменение фокуса инженерных работ, вместо реализации проекта под заказ в заданных характеристиках надо научиться делать множество вариантов кластеров, которые были бы эффективны на базе типовой АЭС. При этом РИТМ-200 - не единственный вариант АЭС, просто доклад был сфокусирован именно на этом наборе проектов, чтобы показать возникающие задачи.

Самойленков Сергей Владимирович, СуперОкс. Актуальные фронтирные инженерные задачи применения высокотемпературной сверхпроводимости

Пост на FB Самойленков Сергей Владимирович, СуперОкс. Рассказ про задачи применения высокотемпературной сверхпроводимости.на примере нескольких задач. СуперОкс - российская компания, которая работает по этой теме.

• Ионно-лучевая терапия рака - технология позволяет многократно снизить размеры и стоимость установки - циклотроны и магниты на сверхпроводимости. Сейчас центр - 200 млн$, целое здание. Смысл метода - фокусировка и проникновение ионов 10-15 см - воздействие. Для обычных магнитов 2Тл предел, низкотемпературные сверхпроводники 16Тл, а высокотемпературные 7-8Тл. Есть несколько вариантов решений, разные сверхпроводники - разные характеристики и стоимость.
• Компактный термоядерный реактор. Высокое магнитное поле, та же самая логика. Сделать лучше ITER за счет новых технологий. Замещение других источников энергии. ITER - создают с 1992, срок 2025, 25 млрд$. Компактный термоядерный реактор - уложиться в 1 млдр$ и тоже сделать до 2025 года. Есть катушка изготовленная в 2021 году, катушка компактнее, поле сильнее. Есть американский стартап MIT. Катушка на 20Тл, сделать маленький Токамак, отработать технологии, сделать большой. Надо изготовить подходящий кабель.
• У их компании СуперОкс них собственный опыт для аналогичной задачи - сверхпроводниковое токоограничивающее устройство для подстанций, реально работает.
• Электрический самолет на водородном двигателе - сделать более эффективный двгатель за счет сверхпроводящих материалов, мощность на единицу веса надо повысить в несколько раз. Тоже понятная задача.

Но для рассказ про последнюю задачу дало объяснение застоя авиации, о которой докладчик сказал в начале доклада, приводя пример стабилизированной отрасли. Ведь целевая функция, оказывается, вовсе не повышение повышения скорости или снижения стоимости авиаперевозок. Регуляторы ставят задачу по снижению шума и повышению экологичности. Якобы от имени общества. То есть направляют фокус внимания вовсе не на потребительские характеристики, действуя при этом якобы от имени общества. Понятная (и печальная) картина. Это - мой тезис, а не докладчика.

Круглый стол по проблемам построения цифровых двойников

Пост на FB Круглый стол по проблемам построения цифровых двойников, который вел Алексей Боровков, а участвовали люди из разных организаций. Открывая круглый стол Алексей рассказал, что недавно был принят стандарт создания цифровых двойников. И это - не перевод, а оригинальный стандарт, рабочая группа искала аналоги в других странах, чтобы опереться, но не нашла. Получается, что тут Россия - впереди, и это - достижение. Стандарт на сайте gost.ru.

А участники обсуждали проблемы в достаточно широкой рамке. Цифровой двойник должен не только давать модель самого технического объекта, он должен позволять проводить численные эксперименты и испытания, сокращая количество реальных, строить модели использования объекта в процессе эксплуатации, обслуживания и ремонта, включая выполнение операций людьми и экономические аспекты. И постоянно обновляться на основе массивов данных, получаемых в реальном процессе эксплуатации.

Естественным образом, цифровой двойник самолета должен включать цифровой модель двигателя и других агрегатов, которые разрабатывают и производят другие организации. Правда ,в обсуждении об этом говорили не в залоге федеративного включения цифровых двойников, а в залоге передачи документации, но, думаю, в этом разберутся. Так же как разберутся с проблемой доверия к двойнику - в рамках старой теории эта задача решалась через валидацию софта с соответствующими процедурами, а если двойник включает постоянно обучающиеся модели на основе нейронных сетей, то такой подход становится невозможным, и надо искать другие пути.

Но в целом обсуждение было очень интересным и конструктивным.

Технологии инженерного мышления

Пост на FB После обеда на конференции «Современная подготовка инженеров» было обсуждение технологий инженерного мышления. Идея Петр Щедровицкий, что каждая промышленная революция включает свою технологию мышления, которая обеспечивает сборку отдельных технологий в некоторую целостность и является основой развития. В нулевую революцию это было Конструирование - создание новых конструкций из элементов, например, создание чертежей создания или корабля. В первую - Проектирование, конструирование было дополнено созданием проектов деятельности, которая бы реализовала сконструированный объект, то есть описывала, как здание или корабль будут по созданным чертежам построены. Во вторую - Исследование, с помощью которого массово реализовывались проекты создания новых технологий и доведения их до требуемого уровня зрелости, чтобы далее их можно было применять в проектах решения прикладных задач. А в нынешней промышленной революции такой технологией является программирование (которое следует отличать от простой разработки кода).

Идея - проработана давно, Петр рассказывал ее на многих лекциях по промышленным революциям, и на конференции она была на вводном слайде, открывая секцию. Далее о конкретных технологиях рассказывали Виктор Николенко, Виктор Шевченко, Юрий Куприянов, я, Александр Горбань, Федор Александров и Марк Мамрыкин.

Виктор Николенко. Системная инженерия – технология проектирования жизненного цикла сложных изделий

Доклад Виктора Николенко про технологию Проектирования в ее современном виде, как ее представляет системная инженерия. Которая позволяет за счет системной работы с требованиями, выдерживания контрольных точек проекта и ряда других методик обеспечивать проектирование сложных технических изделий с заданными параметрами, так что большинство рисков снимается на этапе проектирования за счет прототипов, испытаний, создания электронного макета.

При чем важно, что в проекте, помимо работ по созданию целевого объекта, например самолета, есть еще 9 позиций разных работ, обеспечивающих полный жизненный цикл эксплуатацию, ремонт, снабжение запчастями и так далее.

Проект управляется с 3 разных фокусов: главный конструктор отвечает за само изделие, директор программы за организацию, и еще есть заказчик или другой владелец ресурсов, выделяемых проекту. Руководство - совместное, и такое разделение позиций - одно из достижений системной инженерии, которое прививается на российской почве не столь хорошо, как хотелось бы.

Владимир Шевченко. Исследования как технология инженерного мышления

Доклад Виктора Шевченко про Исследования. Начался он противопоставлением позиций исследователя и инженера: исследователю интересно, когда эксперимент развивается вопреки его предсказаниям - это дает новые знания. А инженеру - наоборот, когда эксперимент, испытания сделанного изделия идут в соответствии с расчетами, это означает что изделие будет работать. Для успеха важны обе позиции, иногда они собираются на одном человеке, таким был Курчатов, а вот Ландау и Королев - примеры отдельных позиций исследователя и инженера соответственно. И далее - раскрытие хода исследований, с примерами таких мегаисследовательских проектов, как создание адронного коллайдера в ЦЕРН. И демонстрацией, как исследовательская программа порождает многие технологии.

Юрий Куприянов. Мышление при разработке кода

Серию докладов про технологию мышления Программирование открывал Юра Куприянов, у которого фокус рассказа был на разработке кода. Которое вовсе не является разработкой алгоритмов, это относительно понятная штука, за исключением создания новых алгоритмов, которое является, скорее, частью computer science.

А программист занимается другим - проектированием структур данных, и это - значительно более сложная штука. Удачная структура данных способна резко снизить сложность алгоритмов для их обработки. По мере развития от структур данных перешли к объектной структуре, ООП, при которой объекты кода отражают объекты реального мира.

Этот доклад вызвал обсуждение у меня в комментариях на FB. Юра аргументировал свою позицию.

Филипп Дельгядо. Максим Цепков, хм, там реально программист из 90х годов рассматривался? Сейчас-то работа программиста нефига не про структуры данных.

Юрий Куприянов. Филипп Дельгядо а про что?

Юрий Куприянов. Нет, там про разное было. В основном — про то, что программирование рассматривают, как проектирование алгоритмов, а оно — про специфическое отражение части реального мира в очень хитрых сущностях — информационных объектах, которые не имеют естественного аналога ни в математике, ни в инженерии, ни в быту, и требуют тренировки особого взгляда на мир. И у студентов большие проблемы вызывает как раз понимание структур данных, типов, объектов, переменных, их видимости, архитектурных паттернов и т.п., а не алгоритмов.

Юрий Куприянов. В моем понимании, современный программист делает разбиение мира на такие объекты, проектирует их состояния, изменения и динамические связи между ними (обмен сообщениями, если угодно). Причем это на всех уровнях: между системами, между отдельными сервисами, внутри сервисов между объектами, между элементами интерфейсов на фронте.

Юрий Куприянов. Но, возможно, я не прав, послушал бы альтернативные мнения.

Игорь Беспальчук. Максим Цепков Юрий Куприянов Бертран Мейер мне как-то открыл глаза (я прочитал это в его книжке): это заблуждение, что "ООП моделирует объекты реального мира". Бертран Мейер говорит: вы с дуба рухнули? Вот вы пишете компилятор и у вас есть класс/объект "AST Node". Какому, нахрен, объекту реального мира это соответствует, спрашивает Бертран Мейер. И далее поясняет - класс/объект в ООП - это модель того, как мы видим/представляем задачу, которую нужно решить. А уж есть там в следующем звене "объект реального мира" или нет - дело десятое и непринципиальное. Мне такая мысль очень зашла.

Филипп Дельгядо. По моему опыту, на проектирование модели данных современный программист тратит совсем-совсем мало времени. Больше ресурсов уходит на разбиение задачи на уже кем-то ранее сделанные и реализованные, на склейку большого решения из готовых кусочков. Там есть и про построение структур данных, но не более.

Но с общим тезисом, про программирование как моделирование в специфических ограничениях я, конечно, согласен. И основная сложность - это как раз про "перевод с человеческого на язык абстракций", где язык абстракций определяется архитектурой продукта.

Филипп Дельгядо. Сложность именно в понимании базовых структур данных, как мне кажется, не очень большая. Вообще, изучение программирования очень похоже на изучение языка и проблемы как раз про постепенное увеличение размера базовой конструкции и про то, как из "символов" сконструировать "высказывание" и по мере опыта разработчик начинает оперировать все большими кусками. Сложность - в соединении структур данных, стандартных алгоритмов, стандартных паттернов для решения проблем пользователя. И вот этому приходится больше всего учить (и сложнее всего, так как книг про это для программистов почти нет).

Ирина Качеровская. Юрий Куприянов ну вообще-то проблема в том ещё, что натуралистическая картина мира и натуралистический взгляд на «объекты» свойственны людям куда в большей степени, чем ненатурализм, и само по себе программирование никак от этой склонности не спасает — ну напрочь 😎🤓 Я сталкивалась с такими махровыми натуралистами, при этом бившими себя в грудь — мы, дескать, комп программисты — что ого). Это не разряд предметной и профессиональной подготовки. Поэтому… ) Кроме того, меня поразило, что вы считаете, что системное мышление в своём первом типе (простейшем) не есть мышление структурами 😎 Мне пришлось несколько месяцев поработать с сайтом американского правительства, которое очень аккуратно, настойчиво, упорядоченно перешло к управлению данными (и которое четко отличает данные от информации) — они абсолютно уверены, что цифровизация, способность программировать (в логике комп программирования) каждый шаг управления данными имеет в своей основе именно системное мышление 🤓

Юрий Куприянов. Где это я такое сказал?

Ирина Качеровская. Юрий Куприянов такое — какое?)

Юрий Куприянов. Что системное мышление не есть мышление структурами?

Ирина Качеровская. Юрий Куприянов вы же говорили, что не про натуральный объект пишется код? А как вы это верифицируете? На натуральный или нет? Я возражаю только в одном, но серьезном пункте — не натуральность объекта не задается фактом писания кода. Она может быть задана только типом мышления или картиной мира. Если у программиста, пишущего код, натуралистическая картина мира — то и кодировать он будет соответственно — хоть кол ему на голове теши 😎😁 Вот Игорь говорит о модели. Ну хотя бы за счёт удержания модели отодвинуться от натурализма 😇

Ирина Качеровская. Юрий Куприянов ну вы просмотрите свою запись. И посмотрите (надеюсь, вам дадут возможность) чат. Там даже не я, а Вячеслав Марача вам говорит, что системное мышление снимает специфику, о которой вы без упоминания системного мышления говорили (у меня есть предположение, что вы и впрямь что-то ещё хотели сказать — и вам просто надо додумать, что) В докладе это прозвучало) факт))

Петр Щедровицкий. Юрий Куприянов нет. Это есть мышление процессами и четырёхслойкой

Максим Цепков. Игорь Беспальчук Смотри, ключевая идея объектно-ориентированного проектирования (object oriented design), которая далее была развита в DDD состоит как раз в том, что объекты в программе получаются регулярным образом из модели, объекты которой отражают объекты реального мира. И это, с моей точки зрения - преимущество подхода. И я знаю альтернативу, когда объекты придумывают относительно произвольно, и такого соответствия нет.

Игорь Беспальчук. Максим Цепков Ну, я вроде описал, почему это частный случай. Фиксация на нем вредна, потому что она будет мешать создавать модель, оптимальную для задачи, но с элементами "которых нет в реальном мире".

Alex Bur. Максим Цепков. "А программист занимается другим - проектированием структур данных" - Нет, конечно.

Проектированием структур, конечно, тоже занимается, но не только этим. Программирование это в первую очередь формализация и моделирование.

Юрий Куприянов. Очень интересно, в моей практике, когда программист "открывает глаза" предметным экспертам на то, что они считали одним объектом, распадается на 2-3.

Юрий Куприянов. Ирина Качеровская (Irina Kacherovskaya) нет, я вообще против натурализма. Я, как программист, не верю в модели "вообще'. Я в этом смысле прагматик. Модель в её различениях (выделении объектов) всегда зависит от задачи, точнее — точки зрения, определяемой интересом (тут я солидарен с подходом ISO 42010). Без определения стейкхолдера (позиции) и области интересов модель не может быть построена. Мало того — даже если стейкхолдер заранее не определен, модель всё равно выражает чей-то интерес, может быть неявно. Либо модель не состоятельна (не обладает целостностью и предсказательной силой, не может использоваться для планирования работ и оценки изменений).

Ирина Качеровская. Юрий Куприянов согласна. А про что вы сказали «нет»?

Юрий Куприянов. Я не говорил про системное мышление ввиду ограничений времени. В моем представлении системное мышление идет рядом с программистским мышлением. Возможно, не следует напрямую из него, но переплетается. Не готов утверждать, что подстегивает что, нужен анализ взаимовлияний.

Юрий Куприянов. Но, кажется, идея кода как инструкции для исполнителя повлияла уже на много отраслей науки — от молекулярной биологии до музыки и психологии.

[ Пост на FB]

[ Пост на FB]

[ Пост на FB]

Итоги конференции

Юрий Пахомов о блоке про фронтирные инженерные задачи

Пост на FB Если онтология жизненного цикла, на которой базируется системный инжиниринг, является последним словом инженерной мысли, то инженерная мысль продолжает катится по рельсам неконтролируемого "прогресса" со всеми вытекающими национальными и глобальными сюрпризами. На коллоквиуме лишь изредка, вскользь и в крайне усеченном виде упоминались социальные аспекты.

Обсуждение всевозможных нестыковок между участниками создания "изделия" в идеологии Waterfall естественным образом поворачивает взор к идее "Agile в отраслевом масштабе"

В какой мере кубик Рубика в системной инженерии может быть не только метафорой, но и моделью? Быть может, имеет смысл обратиться к рекордсменам по сборке кубика, распаковать из способы решения задачи и использовать в инженерии?

Может быть, это стук в открытую дверь, т.к. круглый стол по инженерному мышлению я не застал. НО. Из докладов можно сделать вывод, что конечным и исчерпывающим целевым ориентиром является заказчик. В советское время, когда проводили ОДИ, планка была куда выше: проводившая игру команда сама себе была заказчиком, а решение задач для номинального заказчика, который платил за мероприятие - считалась гигиеническим минимумом. Не могу судить, с какой полнотой эта концепция реализовывалась, но сама по себе она прекрасна. Понятно, что современные заказчики требовательнее и зубастее совковых. Но и уровень интеллектуальных практик не должен стоять на месте!

[ Хронологический вид ]Комментарии

(нет элементов)

Войдите, чтобы комментировать.

— Максим Цепков • 03:46, 3 ноября 2021 • нет комментариев