Этапы научно-исследовательского процесса

Научные исследования направлены на решение различных научных и практических задач, возникающих в обществе.

В общем случае, рассматривая научно-исследовательскую работу, можно выделить фундаментальные и прикладные исследования, а также опытно-конструкторские разработки. Последние направлены на создание конкретных образцов техники, разработку новых технологических процессов и имеют специфические особенности.

Потребности науки и практики приводят к постановке определенных проблем в соответствующих областях знаний и отраслях производства, которые должны быть решены в процессе научного исследования. Общая схема научно-исследовательского процесса изображена на рис. 4.4.

Научно-исследовательская работа проходит в три этапа.

I. Организационный – этап на котором изучается состояние объекта и выполняется организационно-методическая подготовка исследования. Он включает:

1. Изучение состояния объекта исследования – предусматривает конкретизацию темы и предварительное определение теоретических предпосылок ее исследования. Изучение объекта включает определение научной и теоретической новизны гипотез, которые будут рассмотрены в процессе исследования. Выявляется связь между смежными темами, выполняемыми другими исследователями.

2. Организационно-методическая подготовка – предполагает разработку, технико-экономического обоснования, программы методики исследования и рабочего плана.

Рис. 4.4. Общая схема научно-исследовательского процесса

II. Исследовательский – этап, на котором создается новая информация и осуществляется ее преобразование в соответствии с программой исследования. Он включает:

1. Создание новой информации –предполагает проведение наблюдений за объектом, выбор оценочных критериев, выявление различных факторов, влияющих на состояние объекта исследования. Затем полученную информацию группируют для дальнейшего преобразования согласно цели исследования.

2. Проведение исследовательской работы с применением новых методов исследования. Чаще всего в фундаментальных и прикладных исследованиях используют математическое и физическое моделирование, а также сочетание этих методов.

Пример 1. Математическое моделирование может включать несколько этапы: это составление математической модели исследуемого процесса на основе имеющихся сведений или использование готовой модели с правильным учетом основных и второстепенных факторов.

Пример 2. Под научно-техническими исследованиями понимают научные исследования, проводимые в области техники. В данном случае под техникой подразумеваются объекты, которые ранее не существовали в природе, но созданы человеком для удовлетворения его определенных потребностей.

Научно-техническое исследование направлено на создание или усовершенствование технических объектов. Последние в зависимости от степени новизны подразделяются на: принципиально новую технику, в которой новым, нетрадиционным является принцип действия технического устройства или применяемый технологический процесс; новую технику, использующую известный принцип действия, но на принципиально новой элементной, энергетической или информационной основе; технику текущего уровня, которая отличается от существующей вследствие непринципиального улучшения конструкции, технологии, облегчения условий труда и т.д. Приведенная классификация непосредственно связана с определением уровня патентоспособности нового устройства.

Цели научно-технического исследования обусловлены потребностями народного хозяйства и вследствие этого весьма разнообразны. Наиболее часто встречаемые цели: создание или проверка теории о работе объекта исследования (системы, машины); проверка первоначальной гипотезы о функционировании исследуемого объекта; получение исходной информации, необходимой для разработки нетрадиционных (или новых) технических устройств или технологических процессов; сбор информации о работе существующих технических устройств или технологических процессов, которая используется для улучшения их функционирования (определение оптимальных режимов, обнаружение недостатков в работе); создание измерительных приборов для получения необходимой информации о работе технического устройства или о протекании технологического процесса.

В зависимости от целей научно-технические исследования могут быть отнесены к одному из двух больших классов, которые, впрочем, не имеют четкой границы. Поисковые исследования проводятся для достижения дальних целей. Они необходимы для разработки новых теорий, гипотез, определения эмпирических законов, являющихся основополагающими при создании новых технических устройств и технологических процессов. Разработки – это область исследований, преобразующая результаты прикладных наук в конкретные технологические процессы, конструкции, материалы и т.п. Например, на базе таких фундаментальных наук, как электродинамика и квантовая механика, возникли прикладные науки – физика полупроводников, физика металлов. Прямую связь последних с производством реализуют конкретные разработки, непосредственно внедряемые в промышленность (и обычно быстро окупающиеся). Чаще всего поисковые исследования открывают путь для проведения научно-технических разработок.

По наличию предварительной информации о работе объекта можно выделить два класса научно-технических исследований:

1. Исследования объектов, работа которых достаточно хорошо известна: разработана теория, удовлетворительно описывающая функционирование объекта, создана абстрактная (математическая) модель; имеются результаты изучения аналогичных объектов. При проведении подобного рода исследований обычно преследуется цель получить характеристики объекта или числовые значения коэффициентов теоретически найденных зависимостей, описывающих функционирование объекта.

2. Исследования объектов, о работе которых ничего или почти ничего не известно. Характерным примером является исследование технологических процессов как объектов автоматизации. Здесь процесс обычно рассматривается как «черный ящик». Полученное в результате эксперимента эмпирическое описание функционирования объекта зачастую оформляется в виде регрессивной зависимости. Последняя, безусловно, не может заменить знание существа происходящих явлений и представляет собой лишь первый шаг в процессе изучения объекта.

III. Обобщение, апробация и реализация результатов исследований. На данном этапе осуществляется реализация результатов исследования, проводятся обобщение и апробация полученных результатов, внедрение в практику. Конкретными результатами научно-исследовательской работы могут быть: уточнение математической или физической модели явления, разработка новой методики расчета, новой теории, рекомендации по усовершенствованию машин и установок, подготовка данных для выполнения опытно-конструкторских работ и т.д.

Реализация результатов исследования предполагает опытное и серийное внедрения. Далее подробнее рассмотрим представленные этапы 4 стадии научно-исследовательского процесса.