Читать книгу Думай как инженер. Как превращать проблемы в возможности - Гуру Мадхаван - Страница 5

1

Людовик XIV, известный также как «король-солнце», был большим любителем порядка. Он писал: «Надлежащий порядок придает нам уверенный вид, и, судя по всему, нам достаточно просто выглядеть храбрыми». По этому принципу он организовал всю свою артиллерию. Но к 1715 году – в конце его правления, одного из самых длительных в европейской истории, и после ряда крайне разорительных войн – упорядоченная военная система Людовика XIV превратилась в мешанину всевозможных обходных путей. Его преемник, Людовик XV, в 1732 году издал королевский указ, в котором предписывал взяться за работу генерал-лейтенанту Жану-Флорану де Вальеру.

Вальеру было поручено реорганизовать артиллерию, и он как абсолютист хотел создать упорядоченную «систему контроля: рациональность, поставленную на службу деспотизму», как писал историк Кен Олдер. На практике планы Вальера привели к уровню централизации, ранее просто невообразимому во французской армии. В числе впечатляющих достижений Вальера было принятие на вооружение 24-фунтовых орудий (современный калибр 152 мм) – длинноствольных, толстостенных, богато украшенных художественным литьем, обладавших превосходной дальнобойностью и высокой эффективностью.

Но у этих пушек был один существенный недостаток. Хотя они отлично зарекомендовали себя при обороне морских берегов и крепостей, а также в осадных боях, в наступательных военных действиях они проявили себя не лучшим образом. Пушки Вальера были громоздкими, и транспортировать их было тяжело. А маневрирование во время боя в открытом поле требовало таких усилий и ресурсов, что это грозило катастрофой.

Согласно одному военному историку, чтобы транспортировать и обслуживать 34-фунтовое орудие, в 1600-е годы требовалось до 20 лошадей и артиллерийский расчет из 35 человек. Даже 4-фунтовые пушки Вальера имели ствол длиной 238 см и весили около 563 кг, что примерно в 288 раз превышало вес снаряда. В конце концов французы поняли, что их осадное оружие пригодно только для поражения неподвижных целей, а тактические варианты следовало пересмотреть.

Подвижность была решающим качеством, а скорость – обязательным. Французы нуждались в новой системе.

2

В детстве Жан-Батист Вакет де Грибоваль интересовался военными орудиями. Он родился в 1715 году в семье юриста и впоследствии поступил в артиллерийскую школу для изучения баллистической технологии. В 17 лет Грибоваль записался добровольцем во французскую армию. В 1748 году он модифицировал конструкцию лафета для корабельных орудий, что позволяло перевозить их для наступательных операций. В 1749-м Грибоваль был произведен в капитаны. Позже в том же году Вальер отверг предложение Грибоваля о массовом производстве его лафетов, которые, возможно, облегчили бы передвижение громоздких орудий.

Грибоваля постигло глубокое разочарование. Он ценил установленную строгими правилами упорядоченность пушек Вальера, но считал, что кустарный способ их производства ведет к отставанию. Но еще сильнее Грибоваля угнетало то, что он не пользовался авторитетом в артиллерийском корпусе; его идеи ни на что не влияли. В то время там процветали зависть и соперничество, а присвоения нового звания приходилось ждать годами. В общем, Грибоваля мало что удерживало на своем месте.

Хотя с 1741 года французы и пруссаки были союзниками, подписание в 1756 году первого Версальского договора между Францией и Австрией – двумя заклятыми соперниками – привело Пруссию в ярость. Во франко-прусских отношениях наступило резкое охлаждение. И вскоре Пруссия образовала союз с Великобританией и напала на Францию и ее партнеров: Австрию, Баварию, Россию, Саксонию и Швецию – тем самым развязав Семилетнюю войну, которую Уинстон Черчилль впоследствии назвал «первой мировой».

С началом войны Австрия осознала, что отчаянно нуждается в грамотных военных инженерах, поскольку в ее войсках было много плохо подготовленных офицеров технической службы, которые делали карьеру благодаря фаворитизму, а не личным заслугам. Грибоваль усмотрел в этом свой шанс и добился отправки на военную службу в Австрию, которая была союзником Франции в этой войне. Он интуитивно догадывался, что легкие орудия имеют решающее значение в наступательных боевых действиях, а этого так не хватало системе Вальера по сравнению с мобильными войсками Пруссии. Грибоваль с большим техническим успехом применил несколько измененных им пушек, а также значительно улучшенный в 1748 году лафет для морских орудий.

После такой наглядной демонстрации Грибоваль стал неуклонно приобретать авторитет в австрийской армии. Теперь он задался целью реформировать в стране производственный процесс и поднять его на новый уровень по сравнению с кустарным производством. Ему удалось убедить начальство, сделав акцент на том, что у австрийских орудий огромные преимущества перед французскими. «Просвещенный и рассудительный человек, который разбирается в [относящихся к делу] подробностях и имеет репутацию, позволяющую ему говорить правду, нашел бы в этих двух видах артиллерии способ создать одну, которая почти каждый раз побеждала бы на поле боя, – писал Грибоваль. – Но этому всегда мешают невежество, тщеславие и зависть; это дьявольски трудное начинание, и добиться здесь изменений вовсе не так легко, как переодеться в новый костюм. Затраты слишком велики, к тому же вы подвергаетесь большой опасности, если не уверены в успехе».

В 1762 году, в самый разгар Семилетней войны, Грибоваль сделал свой ход. Во время осады Швейдница он командовал горсткой военных, которая противостояла значительным силам противника. Грибоваль продержался 63 дня против пруссаков в одной из самых кровопролитных битв той эпохи, унесшей около трех тысяч жизней. Методы Грибоваля произвели впечатление даже на его врага, Фридриха Великого. В конце концов пруссаки все же одержали победу. Грибоваля арестовали, но выпустили в конце Семилетней войны.

Так Грибоваль стал «настоящим героем войны». Тогда наблюдавшие за его возвышением французы предложили ему влиятельную должность и заманчивое вознаграждение за возвращение. Первый шаг Грибоваля в новом качестве был дерзким: он решил положить конец преобладанию системы Вальера, считая ее одной из причин поражения Франции. В результате во французской артиллерии возникло ожесточенное соперничество. Грибоваль и Вальер сошлись в борьбе, которую, как пишет Олдер, можно сравнить «с полемикой по поводу стратегической оборонной инициативы в нашу эпоху». По словам историка, это был «ставший достоянием публики спор о наступательных и оборонительных возможностях страны и эффективности передовых технических устройств». В этом поединке сторонники прежнего порядка выступали против приверженцев нового.

Грибоваль начал совершенствовать конструкцию французских орудий. Поставив во главу угла точность, он сформулировал технические характеристики, которые можно было выверять в пределах одной тысячной дюйма, что меньше толщины бумажного листа. Обратившись к опытным металлургам и применив сложные сверлильные станки, Грибоваль добавил к пушкам подъемные винтовые механизмы, что способствовало точному прицеливанию и высокой меткости. Прицелы, добавленные для более удачного расположения орудий, и кожаные лямки для их перемещения оказались большим подспорьем для солдат в ходе боевых действий. Грибоваль увеличил размер колес орудий для легкого хода по пересеченной местности и заменил деревянные оси на чугунные для простоты в обслуживании и ремонте. Эти небольшие, но существенные корректировки повысили удобство применения орудий, а также определили тактику Грибоваля.

В отличие от пушек Вальера, которые приходилось возвращать оружейникам для обслуживания и устранения неисправностей, орудия Грибоваля легко демонтировались и перекомпоновывались. Одной деталью пушки можно было заменить другую, обладавшую теми же техническими характеристиками. Такая взаимозаменяемость стала возможной благодаря принципам «вариации параметров», согласно которым различные компоненты проверяются по отдельности, тогда как другие остаются неизменными, подобно методу решения алгебраических уравнений. Как поясняет Олдер, эта «комбинация факторов», позаимствованная Грибовалем у своего наставника в артиллерийском деле, математического гения Пьера Симона Лапласа, на практике использовалась для максимизации эффективности.

В ходе своей деятельности Грибоваль создал платформу для развития будущих технологий. Его стратегия заключалась в достижении того, что еще никому не удавалось: высокой эффективности, единообразия и заменяемости. Были разработаны таблицы для изготовления изделий, введены стандарты производства и инструкции для легкого и быстрого обслуживания орудий. Этот систематический процесс привел к появлению легких орудий и сделал систему Грибоваля основой самой эффективной артиллерии в Европе.

Эта была радикальная идея для эпохи осадных войн. «Самым значительным нововведением Грибоваля стало то, что его система была настоящей: глубокий синтез организации, технологий, материальной части и тактики, – пишет историк Говард Розен, – а каждый ее аспект, от лошадиной упряжи до подбора и организации личного состава, воплощал единую функциональную концепцию. Ее принципом была полезность, а задачей – подвижность».

И все это не опиралось на классические правила того времени.

3

В основе прикладного склада ума лежит то, что я называю модульным системным мышлением. Это не какой-то сверхталант, а сочетание методов и принципов. Мышление на уровне систем – не просто систематический подход; здесь большее значение имеет понимание того, что в жизненных перипетиях нет ничего постоянного и все взаимосвязано. Отношения между модулями какой-либо системы порождают целое, которое невозможно понять путем анализа его составных частей.

Например, один из конкретных методов в модульном системном мышлении включает функциональное сочетание деконструктивизма (разделение крупной системы на модули) и реконструкционизма (сведение этих модулей воедино). При этом главная задача – определить сильные и слабые звенья (как эти модули работают, не работают или могли бы работать) и применить эти знания для достижения полезных результатов. Связанная с этим концепция проектирования, используемая в особенности инженерами-программистами, – это пошаговое приближение. Каждое последующее изменение, вносимое ими в продукт или услугу, неизбежно способствует улучшению результата или разработке альтернативных решений. Тут применяется стратегия проектирования «сверху вниз» (ее еще можно назвать «разделяй и властвуй»), при которой каждая подзадача выполняется отдельно в ходе продвижения к конечной цели. Противоположный подход – проектирование «снизу вверх», когда составляющие снова собираются вместе.

Рут Дэвид, эксперт по национальной безопасности и бывший заместитель директора по вопросам науки и технологий в ЦРУ, формулирует этот вопрос так: «Инженерия – синоним не только системного мышления, но и построения систем. Это умение всесторонне анализировать проблему. Нужно не только разбираться в элементах и их взаимозависимости, но и в полной мере понимать их совокупность и ее смысл». Это одна из причин, почему инженерное мышление оказывается полезным во многих сферах жизни общества и эффективно как для отдельных людей, так и для групп.

Модульное системное мышление варьируется в зависимости от обстоятельств, поскольку не существует одного общепризнанного «инженерного метода». Проектирование и возведение небоскреба Бурдж-Халифа в Дубае отличается от написания кодов для Microsoft Office Suite. Проявления инженерии весьма многообразны – от испытаний мячей в аэродинамической трубе для чемпионата мира по футболу до создания ракеты, способной сбить другую ракету в полете. Методы могут разниться даже в пределах одной отрасли. Проектирование такого изделия, как турбовентиляторный двигатель, отличается от сборки такой мегасистемы, как воздушное судно, и, продолжая эту мысль, – от формирования системы систем, например сети воздушных путей сообщения.

Окружающая нас действительность меняется, а с ней – и характер инженерии. Если сравнивать нашу культуру с компьютером, то инженерия представляет собой ее «аппаратное обеспечение». Но инженерия к тому же – еще и надежный двигатель экономического роста. Например, в США, по недавним оценкам, инженеры составляют менее 4 % от общей численности населения, но при этом помогают создавать рабочие места для остальных. Следует признать, что некоторые технические новинки вообще отобрали у людей работу, которой те раньше зарабатывали себе на жизнь; тем не менее инженерные инновации постоянно открывают новые возможности и пути развития.

* * *

У инженерного мышления есть три основных свойства.

Первое – способность «увидеть» структуру там, где ее нет. Наш мир – от хайку[1] до высотных зданий – основан на структурах. И подобно тому как талантливый композитор «слышит» звуки до того, как запишет их в виде нот, грамотный инженер способен визуализировать и воплотить структуры с помощью сочетания правил, моделей и интуиции. Инженерное мышление тяготеет к той части айсберга, которая находится под водой, а не над ее поверхностью. Важно не только то, что заметно; невидимое тоже имеет значение.

В ходе структурированного процесса мышления на уровне систем нужно учитывать, как связаны элементы системы по логике, во времени, последовательности, функциям, а также в каких условиях они работают и не работают. Историку можно применять подобную структурную логику через десятилетия после произошедшего события, а инженеру нужно делать это превентивно, о чем бы ни шла речь – мельчайших деталях или абстракциях высокого уровня. Именно это – одна из основных причин, почему инженеры создают модели: чтобы можно было проводить структурированные обсуждения, исходя из реальности. И, представляя себе какую-либо структуру, принципиально важно обладать достаточной рассудительностью, чтобы понять, когда она имеет ценность, а когда – нет.

Как подтверждают работы Вальера и Грибоваля, системы военного назначения известны своим структурированным подходом к инновационной деятельности. Рассмотрим, к примеру, следующий вопросник, автор которого – Джордж Хайлмайер, бывший директор Управления перспективных исследований и разработок Министерства обороны США, а также один из создателей жидкокристаллических дисплеев, ставших частью сегодняшних технологий воспроизведения изображений. Его подход к новаторству заключается в использовании списка контрольных вопросов, что приемлемо для проекта с четко определенными целями и клиентами.

• Что вы пытаетесь сделать? Четко сформулируйте свои цели, полностью исключив жаргон.

• Как это реализуется сегодня и каков диапазон возможных ограничений?

• Что нового в вашем подходе и почему вы считаете, что он будет успешным?

• Для кого это имеет значение? Если вы достигнете успеха, на что он повлияет?

• Каковы ваши риски и выгоды?

• Во сколько это обойдется? Сколько времени на это уйдет?

• Какие промежуточные и итоговые проверки нужно провести, чтобы узнать, добились ли вы успеха?

По сути, такая структура помогает задавать нужные вопросы в логическом порядке.

Второе свойство инженерного мышления – это способность эффективно проектировать в условиях ограничений. В реальном мире они присутствуют всегда и определяют потенциальный успех или провал нашей деятельности. Учитывая свойственный инженерии практический характер, затруднений и напряжения в ней гораздо больше по сравнению с другими профессиями. Ограничения любого происхождения – налагаемые природой или людьми – не позволяют инженерам ждать, пока все явления будут в полной мере объяснены и поняты. Предполагается, что инженеры должны добиваться максимально возможных результатов в имеющихся условиях. Но, даже если ограничений нет, грамотные инженеры знают, как применять ограничения для достижения своих целей. Временные ограничения стимулируют креативность и находчивость инженеров. Финансовые трудности и явные физические ограничения, зависящие от законов природы, также широко распространены наряду с таким непредсказуемым ограничением, как поведение людей.

«Вообразите ситуацию, в которой каждая очередная версия Macintosh Operating System или Windows представляла бы собой совершенно новую операционную систему, разработанную “с нуля”. Это парализовало бы сферу использования персональных компьютеров», – указывают Оливье де Век и его коллеги-исследователи из Массачусетского технологического института. Инженеры часто дорабатывают свои программные продукты, поступательно учитывая предпочтения клиентов и нужды бизнеса, – а ведь это не что иное, как ограничения. «Изменения, которые поначалу кажутся незначительными, часто приводят к необходимости других изменений, а те, в свою очередь, обусловливают дальнейшие изменения… Нужно умудриться сделать так, чтобы старое продолжало работать, и при этом создавать нечто новое». Этим затруднениям нет конца.