Материал: Обеспечение качества продукции на этапах конструкторской и технологической подготовки производства. Федоров И.А., Смирнов П.Б
Проблема ответственности ученого с большой ясностью и отчетливостью встает, когда он сталкивается с дилеммой «за» или «против», как это имело место, например, в медицине в начале XX века, при эпохальном открытии Эрлихом его первого радикального средства против сифилиса — препарата «606».
Медицинская наука и вместе с ней практика в те времена управлялась принципом «прежде всего не вреди», да и теперь еще он фигурирует в «гиппократовой клятве». Эрлих выдвинул и мужественно отстаивал другой принцип: «прежде всего, приноси пользу». Эти принципы прямо адресованы к ответственности, к совести ученого. Ясно, что они выходят далеко за рамки одной лишь медицинской науки, имеют самое широкое общее значение. Такие проблемы встают многократно, и здесь нет абсолютного рецепта. Каждый раз ученые должны тщательно взвешивать «за» и «против» и брать на себя немалую ответственность за свой выбор.
Рис. 2. Пауль Эрлих (1854-1915)
В случае Эрлиха ответственность ученого была необычайно высокая, можно сказать, гигантская. На одной чаше весов была страшнейшая болезнь, имеющая колоссальное распространение повсеместно. На другой чаше-многообещающее, но до конца неизведанное лечебное средство с опасностью вторичных, быть может, тяжелых побочных явлений. Но уверенность в своей правоте, в надежности проверок способствовала тому, что принцип «прежде всего приноси пользу» восторжествовал. Несмотря на риск некоторого, предположительно возможного вреда, была побеждена тяжелейшая, подлинно глобальная болезнь.
В последние годы дискуссии по вопросам генной инженерии обретают новые импульсы в связи с тем, что реальной стала возможность практического использования методов генной инженерии для лечения наследственных, одновременно с этим вопрос генетического контроля уже несет с собой новые проблемы социально-экономического и морально-этического характера.
Под генной терапией немецкий исследователь И. Рейтер понимает введение генетического материала в организм с целью исправления дефектов. Некоторые ученые и религиозные деятели вообще выступают против генной технологии в применении ее к человеку, считая, что здесь есть рубеж, перейдя который, мы не сможем контролировать дальнейший ход событий. Вместе с тем те, кто страдает наследственными заболеваниями, возлагают надежду именно на генную терапию.
Рис. 3. Генетически модифицированные продукты
В этой связи вновь возникает вопрос: может ли наука саморегулироваться на этическом уровне, в какой мере она способна к этическому самоконтролю? Ведь даже в случае применения в науке принципов этики, реально обусловленных конкретным пониманием блага человека, остается еще под вопросом, как будут действовать «обратная связь» и контроль за исполнением данных принципов.
Причины интереса к генной инженерии сейчас ясны. Дело в том, что помимо чисто познавательного интереса, генетическая инженерия вызвала интерес практически-прикладной - ныне она рассматривается даже как прообраз технологий будущего (биотехнология будущего). Развитие генетической инженерии заставило многих ученых задуматься над проблемами социальной ответственности науки и над возможностями социального регулирования научных исследований.
Человек приобретает могущество, которым следует пользоваться с величайшей предусмотрительностью и осторожностью - именно этим, в конечном счете, определяется социально-этическое содержание исследований в сфере генетической инженерии.
В целом генетическая инженерия представляет собой систему экспериментальных методов, позволяющих создавать искусственные генные структуры, которые получили название рекомбинантных (гибридных) молекул ДНК. Возможности, открываемые генетической инженерией перед человечеством, в частности, в ее прикладном значении, поистине безграничны.
Чрезвычайно важно, однако, обратить внимание на другую сторону генетической инженерии - на ее, так сказать, потенциальную угрозу для человека и человечества. В самом деле, поскольку манипуляции, лежащие в основе ее методов, затрагивают самые интимные механизмы генетических саморегулирующихся процессов и, в конечном счете, самой жизни, ясно, что молекулярные биологи достигли края страшной экспериментальной пропасти. Ведь даже простая небрежность экспериментатора (не так ли возник СПИД?) или его некомпетентность в мерах безопасности может привести к непоправимым последствиям и представляет, поэтому серьезную угрозу всему человечеству. Еще больший вред могут принести эти методы в руках разного рода маньяков-злоумышленников и при использовании их в военных целях.
Рис. 4. Флуоресцентный кролик, полученный методом
генной инженерии
Началом дискуссии по проблемам генетической инженерии послужила обеспокоенность в начале 70-х гг. XX века ряда ученых в связи с намечавшимся экспериментом по введению ракового вируса SV-40, вызывающего опухоли у мышей и хомяков, в бактерию, постоянно обитающую в кишечнике человека. В естественном виде и этот вирус, и бактерия кишечной палочки безвредны для человека. Однако вызывало беспокойство то, что с течением времени эти бактерии могут оказаться за пределами экспериментальной установки и внести свой роковой груз в живую клетку человека.
Попытки исследователей оценить вероятность возникновения «раковой эпидемии» оказались неудачными, ввиду отсутствия необходимой для этого информации. В этой ситуации в июле 1974 г. группа исследователей-первопроходцев в области генетической инженерии во главе с Бергом обратилась к ученым всего мира с призывом наложить мораторий на научные исследования в двух наиболее опасных направлениях. Имелись в виду, во-первых, эксперименты по введению генов онкогенных вирусов, животных и токсинов в бактерии, во-вторых, клонирование, или эксперименты дробовика (shot-gun), генов высших организмов в бактериях. Это был решительный призыв к научному сообществу по вопросам саморегулирования научной деятельности. Его поддержали многие ученые во всем.
Наряду с ростом движения за прекращение опасных экспериментов в области генетической инженерии ведутся интенсивные поиски приемлемых форм для продолжения генно-инженерных работ.
Генная инженерия, может быть, сильнее и очевиднее, чем, когда бы то ни было в прошлом (включая дискуссии об угрозе исследований в области ядерной физики), обратила внимание человечества на необходимость общественного контроля (социального и этического) за всем тем, что происходит в науке и что может непосредственно угрожать человеку. Хотя и приняты определенные правила генно-инженерных работ, вряд ли уместно преуменьшать их потенциальную опасность.
Развитие генной инженерии и близких ей областей знания (да и не их одних) заставляет во многом по-новому осмысливать и диалектическую связь свободы и ответственности в деятельности ученых.
Сегодня же принцип свободы научного поиска должен осмысливаться в контексте тех далеко не однозначных последствий развития науки, с которыми приходится иметь дело людям. В нынешних дискуссиях по социально-этическим проблемам науки наряду с защитой ничем не ограничиваемой свободы исследования представлена и диаметрально противоположная точка зрения, предполагающая регулировать науку. Все это показывает, сколь велика роль ученых в современном мире. Поэтому, действуя с сознанием своей социальной ответственности, ученый должен стремиться к тому, чтобы предвидеть возможные нежелательные эффекты, которые потенциально заложены в результатах его исследований.
Нет сомнения, что в случае глобальных проблем, кризисов ученым не раз придется обращаться к своей совести, призывать чувство ответственности, чтобы найти правильный путь преодоления возникающих угроз. И, разумеется, дело общественной совести ученых мира, общей ответственности — всемерно бороться с причинами, вызывающими вредные, губительные последствия, направлять научные поиски на исправление вреда, который сама паука, не взвесив и не учтя возможных последствий, могла бы принести и тем самым оказаться причастной к возникновению тех или иных глобальных проблем. И не чем иным, как капитуляцией, следует считать встречающуюся в последнее время своеобразную форму реакции на возникающие перед совестью ученого трудные решения, которая находит свое выражение в выдвижении лозунгов «контрнауки» и «контркультуры» с призывом приостановить поступательное движение научного исследования.
Рис. 5. Генная инженерия в медицине
В настоящее время привлекают все более пристальное внимание такие широкие формы общественного движения, какими являются Международная федерация ученых, их профессиональные объединения в отдельных странах, возникновение организаций с четко выраженной специальной целью, таких, как Британская ассоциация по социальной ответственности ученых (BSSRS), и т.д. В развитии этого движения мы видим важную форму проявления учеными своей ответственности в периоды, характеризующиеся особенно широкими, достигающими глобальных масштабов проблемами, затрагивающими различные стороны современного общества.
Литература
1. Фролов И.Т., Юдин Б.Г. Этические аспекты биологии. - М.: Знание, 1986. - 410 с.
Воронежский государственный технический университет
УДК 001.891.32
А.А. Кузовкин
Цифровое прототипирование в промышленном производстве и дизайне
В работе рассматриваются современные возможности создания цифровых прототипов промышленных изделий
3D аббревиатура вошла в повседневную жизнь.В данном исследовании основное внимание уделяется термину 3D печать, технологии направленной на производство реального изделия, обладающего помимо визуальных, еще и тактильными свойствами объемного объекта.
В основе технологии 3D-печати лежит принцип послойной 2D-печати. Струйная печатающая головка распределяет жидкий клеевой состав на водной основе, который склеивает порошок, формируя слои будущей модели. Клей, поочередно поступающий в каждую печатающую головку, распределяется в соответствии с заданной программой и застывает сразу же после нанесения. По завершении формирования одного уровня вращающаяся головка проверяет его толщину и приступает к работе над следующим. По окончании процесса печати (выращивания) модель извлекается из массы порошка. Порошок, не использованный в процессе построения модели, применяется для печати следующих моделей[1] (рис. 1 и 2).
Рис. 1. Результат цифрового прототипирования и последующей
3Dпечати здания
На рисунках наглядно представлено, что применение аббревиатуры 3D имеет право на жизнь в обоих случаях, но в случае с программным продуктом 3dMax создается иллюзия объема в пределах плоского монитора, а в случае изготовления макета методом 3D печати получют абсолютно реальную объемную модель. Максимально почувствовать разницу можно лишь дополнив визуальные ощущения тактильными.
Большинство поставщиков автоматизированных систем придерживается точки зрения на управление жизненным циклом изделия (ProductLifecycleManagement, PLM), ясно сформулированной такими компаниями, как DassaultSystemes и Siemens PLM Software (бывшая UGS). И всё же, мнение о PLM, как о "единственно верном пути к прогрессу", не стало в отрасли единодушным. Компания Autodesk, крупнейший разработчик ПО в области САПР, отрицает PLM и предлагает другую концепцию с другим названием: цифровое прототипирование (DigitalPrototyping).
Рис. 2. Модель турбины, спроектированная и "выращенная"
на одном из предприятий г. Воронежа
Цифровое прототипирование, являясь ядром концепции управления жизненным циклом изделия (PLM), позволяет смоделировать реальный мир на компьютере («в цифре»), беря в расчет сразу несколько факторов:
конструкцию изделия, т.е. его цифровой макет (DMU- это виртуальная технология определения модели реального продукта, состоящая из коллекции трехмерных геометрических моделей (взятых из базы данных), размещенных в пространстве в соответствии с представлением о форме продукта, с каждой из которых связана ведомость материалов );
базу инженерных знаний с возможностями хранить и управлять интеллектуальной собственностью (например, автоматической генерацией геометрических форм в соответствии с заданными параметрами);
инженерную оптимизацию посредством анализа поведения изделия в его реальном окружении — эргономику, аэродинамику, структурную деформацию с заданными ограничениями, вибрации, шумы и т.д.;
технологическую информацию, включая проект цеха по производству изделия, планирование процессов, моделирование изготовления деталей из заготовок и сборочных операций;
оптимизацию производства с учетом используемых материалов, физических свойств процессов штамповки, сварки, клепки, литья и т.д.;
техническое обслуживание, включая описание процедур сборки/разборки изделия, его структуры и рекомендаций по ремонту;
поддержку пользователей и предприятий, участвующих в одном проекте.
Рассмотрим некоторые из них более детально.
Конструирование по базе знаний
Конструирование по базе знаний (англ. Knowledge-BasedEngineering, KBE) - использование базы инженерных знаний в процессе параметрического проектирования. База инженерных знаний (англ. knowledgeware) содержит функциональные элементы, связывающие между собой геометрические (размерные) и инженерные параметры проектируемого изделия. Связывание параметров осуществляется при помощи формул, правил, расчетных таблиц, законов, проверок, систем уравнений и неравенств. Экспертные правила и проверки отличаются от других отношений базы знаний возможностью их связывания не с конкретными параметрами, а со всей моделью посредством задания шаблонов конструктивных элементов, к которым правила и проверки будут применяться. Экспертные правила группируются в базы правил, формирующие корпоративное ноу-хау. Частью функционала систем конструирования по базе знаний является параметрическая оптимизация - возможность минимизации, максимизации или приближения к целевому значению произвольного геометрического или инженерного параметра модели.
Автоматизированное конструирование
Конструирование с помощью компьютера (англ. Computer-AidedEngineering, CAE) - использование специального программного обеспечения для проведения инженерного анализа прочности и других технических характеристик компонентов и сборок, выполненных в системах автоматизированного проектирования (CAD). В отечественной индустрии наряду с CAE используется термин системы инженерного анализа. Системы CAE позволяют осуществлять динамическое моделирование, проверку и оптимизацию изделий и средств их производства.
Традиционные области анализа включают в себя:
анализ напряжений в деталях и сборках методом конечных элементов;
анализ тепловых и жидкостных потоков методами вычислительной гидрогазодинамики;
анализ кинематики механизмов;
моделирование динамических механических взаимодействий;
моделирование производственных операций (литье, прессование и проч.).
При проведении любого вида анализа в системах CAE традиционно выделяются три этапа его проведения:
предварительная обработка данных (построение по геометрической модели изделия - CAD-данным - требуемой модели исследуемого процесса, например, сетки конечных элементов, точек приложения сил и их векторов);
анализ модели с помощью специализированного решателя;
заключительная обработка результатов (визуализация результатов расчетов математической модели).