2 «Ғылыми зерттеудің жүйелік, логикалық және теориялық әдістері»
1.Жүйе ұғымы, жүйелік тәсіл және жүйелік ойлау.
2.Жүйелік талдау әдістері: құрылымдық, функционалдық, иерархиялық және т.б.
3.Логикалық әдістер: талдау, синтез, дедукция, индукция.
4.Ұқсату (аналогия), абстракциялау және жалпылау әдістері.
5.Теориялық модельдер мен ұғымдық аппаратты құру.
6.Логикалық және жүйелік әдістерді тау-кен техникалық міндеттерді шешуде қолдану.
1) Жүйе ұғымы, жүйелік тәсіл және жүйелік ойлау
Жүйе - өзара байланысқан элементтерден құралған және белгілі бір мақсатқа жету үшін ұйымдастырылған тұтас құрылым. Ол табиғатта да, техникада да, қоғамда да бар жалпы әмбебап ұғым болып табылады.
Жүйенің негізін оның элементтері, байланыстары, құрылымы және мақсаты құрайды. Әр элемент өздігінен емес, белгілі бір қызмет атқару арқылы жүйенің жалпы нәтижесіне үлес қосады. Инженерлік жүйелер де - мысалы, тау-кен өндірісі, экологиялық бақылау немесе көлік жүйесі - өзара тәуелді элементтерден тұрады. Егер жүйенің бір буыны дұрыс жұмыс істемесе, бұл барлық процестің тиімділігіне әсер етеді.
Жүйенің негізгі қасиеттері бар:
біріншіден - тұтастық, яғни барлық элементтер ортақ мақсатқа қызмет етеді;
екіншіден - иерархиялық құрылым, бұл жүйенің бірнеше деңгейден тұратынын білдіреді;
үшіншіден - бейімделгіштік, яғни сыртқы жағдай өзгерсе де, жүйе өзін реттей алады;
төртіншіден - мақсаттылық, ол жүйенің бағыттылығы мен нәтижеге жету жолын айқындайды.
Сондықтан жүйе ұғымы кез келген ғылыми талдаудың, жобалаудың және басқарудың негізін құрайды.
Жүйенің негізгі қасиеттері - оның табиғатын, жұмыс істеу мүмкіндігін және сыртқы ортаға реакциясын анықтайтын кешенді сипаттар. Бұларды нақты түсіну зерттеу мен жобалау кезінде шешімдердің дұрыстығын қамтамасыз етеді. Ең бірінші - құрылымдылық қасиеті. Құрылымдылық жүйенің элементтері мен олардың ұйымдасу тәртібін сипаттайды: қандай бөліктер бар, олар қалай топталып, қандай байланыстар арқылы бір-бірімен әрекеттеседі. Инженерлік жүйеде құрылымдылық - бұл жабдықтар реттігі, ақпараттық және материалдық ағындардың жолы, басқару және атқарушы буындардың орналасуы. Құрылым нақты болса, жүйені модельдеу де, оның мінезін болжау да жеңілдейді.
Екінші маңызды қасиет - функционалдық. Бұл әрбір элементтің қандай қызмет атқаратынын және жалпы мақсатқа қандай үлес қосатынын көрсетеді. Функционалдық талдау арқылы артық, қайталанатын немесе төмен өнімді компоненттер анықталып, ресурстарды оңтайлы бөлуға болады. Мысалы, карьерде бұрғылау функциясы - қазу, тасымал функциясы - шикізатты жеткізу; осы функциялар үйлесімде болмаса, жүйенің жалпы өнімділігі төмендейді.
Үшінші - тұрақтылық (ресиленттік). Бұл қасиет жүйенің сыртқы және ішкі бұзылыстарға бейімделу қабілетін сипаттайды: жүйе стреске қалай жауап береді, қалпына келуі қаншалықты тез және тиімді жүреді. Тұрақтылықты бағалау үшін тұрақсыздық сценарийлері, резервтік мүмкіндіктер, қайта конфигурациялау мүмкіндіктері қарастырылады. Тұрақты жүйе апаттар мен күтпеген өзгерістер кезінде қызметін сақтап қалуға бейім.
Төртінші - динамикалылық. Кез келген жүйе уақыт ағысында өзгереді: құрылымы, функциялары, шектеулері трансформацияланады. Динамикалылық жүйенің даму потенциалын, адаптация жылдамдығын және ұзақ мерзімді өзгерістерге жауап беру механизмдерін сипаттайды. Жүйенің дамуын модельдеу барысында уақытша факторларды, трендтер мен циклдарды ескеру міндетті.
Осы төрт қасиетті оқу мен талдау барысында бір-бірінен бөліп қарау әдетте құралғанымен, практикалық зерттеуде олар әрдайым бірге әрекет етеді. Мысалы, құрылымдық өзгертулер функционалдыққа әсер етеді, ал динамикалық процестер тұрақтылықты сынайды. Зерттеуші мен инженер осы қасиеттердің өзара байланысын есепке ала отырып, жүйені жобалау, бағалау және оңтайландыру тапсырмаларын шешеді.
Жүйелік тәсіл - зерттеу нысанын тұтас құрылым ретінде қарастыратын, яғни элементтердің өзара байланысын, тәуелділігін және әсерін бірлікте зерттейтін ғылыми әдіс.
Бұл тәсілдің басты мақсаты - күрделі құбылыстардың тек жеке бөліктерін емес, олардың арасындағы өзара әрекетті түсіну. Яғни, жүйелік тәсіл «бөліктерден бүтінді көруді» көздейді.
Жүйелік тәсіл зерттеу процесін нақты кезеңдер арқылы жүзеге асырады:
бірінші кезең - мәселені анықтау,
екінші - жүйенің элементтерін бөлу,
үшінші - байланыстарды талдау,
төртінші - жүйенің жалпы моделін құру,
бесінші - оңтайландыру және шешім қабылдау.
Әр кезең өзара байланысты және бірінің нәтижесі келесісіне негіз болады. Осы арқылы зерттеу дәйектілікке ие болып, логикалық құрылым сақталады.
Жүйелік тәсіл қазіргі ғылымда, әсіресе инженерия мен экологиялық басқару саласында, ең тиімді әдістердің бірі болып саналады. Өйткені ол нысанды тұтас көруге, ықтимал тәуекелдерді алдын ала бағалауға және ең тиімді шешім табуға мүмкіндік береді.
Жүйелік тәсіл белгілі бір қағидаларға негізделеді, олардың әрқайсысы зерттеу құрылымының логикасын анықтайды.
Бірінші қағида - тұтастық қағидасы.
Екінші қағида - иерархиялық ұйымдасу қағидасы.
Үшінші қағида - байланыстар мен өзара тәуелділікті есепке алу қағидасы.
Төртінші қағида - даму және бейімделу қағидасы.
Бұл қағидалар жүйелік тәсілдің теориялық іргетасын құрайды және зерттеушіге күрделі нысанды біртұтас түсінуге мүмкіндік береді.
Жүйелік ойлау - бұл құбылыстар мен процестерді олардың өзара байланысында, тұтастықта және дамуында қарастыра білу қабілеті. Бұл ойлау түрі зерттеушіге тек бір сәттік нәтиже емес, ұзақ мерзімді салдарды көруге мүмкіндік береді. Жүйелік ойлау адамның талдау және логикалық пайымдау қабілеттерін жетілдіреді. Ол кез келген мәселені «жеке оқиға» ретінде емес, белгілі бір жүйенің бөлігі ретінде қарауға үйретеді. Мысалы, инженер карьерді жобалағанда, ол тек өндіріс көлемін ғана емес, сонымен қатар экологиялық тепе-теңдік пен әлеуметтік факторларды да бағалайды. Бұл - жүйелік ойлаудың нақты көрінісі.
Жүйелік ойлау тек зерттеу құралы емес, сонымен бірге дүниетанымдық ұстаным. Ол адамның ойлау мәдениетін қалыптастырып, күрделі жағдайларда да тиімді шешім қабылдауға көмектеседі.
Жүйелік ойлау қазіргі ғылым мен өндірістің барлық саласында қолданылады.
Біріншіден, инженерлік жобалауда, себебі күрделі процестерді тиімді басқару үшін олардың барлық өзара байланысын түсіну қажет.
Екіншіден, өндірістік басқаруда, өйткені әрбір бөлім мен жұмыс буынының үйлесімді жұмысы жалпы нәтижеге әсер етеді.
Үшіншіден, экологиялық жүйелерді зерттеуде, себебі табиғи ортадағы кез келген өзгеріс басқа компоненттерге тікелей ықпал жасайды.
Жүйелік ойлау арқылы адам тек бір сала шеңберінде емес, тұтас әлемдік байланыстар жүйесінде ойлауды үйренеді.
2) Жүйелік талдау әдістері: құрылымдық, функционалдық, иерархиялық және т.б.
Жүйелік талдау – қазіргі ғылыми зерттеулер мен инженерлік жобалауда кеңінен қолданылатын әмбебап әдіс. Бұл тәсіл күрделі жүйелердің құрылымын, олардың ішкі байланыстарын және жалпы қызмет ету заңдылықтарын зерттеуге мүмкіндік береді
Жүйелік талдаудың басты идеясы – әрбір нысан жеке бөліктер жиынтығы ғана емес, өзара байланысты тұтас құрылым екендігін түсіндіру. Мысалы, тау-кен өндірісін алсақ, онда бір ғана процесс жоқ: бұрғылау, қазу, тасымалдау, байыту және қалдықтарды басқару сияқты көптеген буындар өзара тығыз байланыста жұмыс істейді.
Жүйелік тәсіл арқылы осы процестердің өзара тәуелділігін және олардың жалпы нәтижеге әсерін анықтауға болады. Яғни, жүйелік талдау – тек бақылау емес, тұтас жүйенің логикасын түсіну және оны тиімді ету жолы.
Бұл әдіс экологиялық, өндірістік және экономикалық шешімдер қабылдауда маңызды орын алады. Мысалы, техногендік әсерлерді азайту немесе өндірістік ресурстарды үнемдеу жолдарын анықтағанда, жүйелік көзқарас шешуші рөл атқарады.
Жүйелік талдау нақты ретпен жүргізіледі және бірнеше кезеңнен тұрады.
Бірінші кезең – мәселені анықтау. Бұл жерде зерттеуші зерттеу нысанының шекарасын белгілейді: не зерттеледі, неге зерттеледі және қандай нәтиже күтіледі – соның барлығы нақтыланады.
Екінші кезең – жүйенің элементтерін анықтау.
Бұл кезеңде зерттеуші жүйенің негізгі және көмекші бөліктерін бөліп көрсетеді.
Үшінші кезең – құрылымдық модель құру.
Төртінші кезең – функционалдық талдау.
Соңғы кезең – оңтайландыру және шешім қабылдау.
Жиналған ақпарат негізінде жүйенің тиімділігін арттыру жолдары ұсынылады, ал қабылданған шешімдер нақты есептермен дәлелденеді.
Бұл кезеңдердің барлығы өзара тығыз байланысты және бірізді орындалуы жүйелік талдаудың дәлдігі мен сенімділігін қамтамасыз етеді.
Құрылымдық талдау – жүйенің ішкі ұйымдасуын, яғни оның элементтерінің өзара байланысын зерттеуге бағытталған әдіс. Бұл талдаудың көмегімен жүйенің құрылымдық картасы жасалып, әр компоненттің орны мен рөлі айқындалады. Нәтижесінде, қай жерде ресурстар артық жұмсалатынын, қай буында өнімділік төмен екенін анықтауға болады.
Құрылымдық талдаудың ең үлкен артықшылығы – ол жүйенің тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Себебі құрылым нақты болған сайын, басқару да жеңілдейді, ал жүйенің барлық элементтері үйлесімді жұмыс істейді.
Құрылымдық талдау – жүйенің физикалық және логикалық моделін қатар қамтитын, нақты нәтижелерге бағытталған әдіс.
Функционалдық талдау жүйенің әрбір элементінің міндетін анықтайды және олардың жүйедегі үлесін бағалайды. Бұл талдау түрі жүйенің жұмыс істеу тиімділігін арттырудың негізгі құралы болып саналады. Әрбір элементтің қызметін нақты түсіну арқылы артық процестерді жоюға, ресурстарды үнемдеуге және нәтижелілікті арттыруға болады. Мысалы, бұрғылау – өндіріс процесінің бастапқы сатысы, ол кен орнын ашуға мүмкіндік береді. Тасымалдау – өндірілген шикізатты өңдеу орнына жеткізеді. Байыту – өнім сапасын арттырады, ал қалдық сақтау жүйесі – экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз етеді. Осы функциялардың барлығы бір-бірімен үйлесімді болған жағдайда ғана өндіріс тиімділігі жоғары болады.
Функционалдық талдау арқылы инженерлер жүйенің әлсіз тұстарын анықтап, оларды жетілдірудің ғылыми негізделген тәсілдерін ұсына алады.
Бұл әдіс тек өндірісте ғана емес, ғылыми зерттеу, жобалау және басқару салаларында да кеңінен қолданылады.
Иерархиялық талдау – жүйенің құрылымдық деңгейлерін анықтау және басқару ретін белгілеу тәсілі. Бұл әдіс әрбір деңгейдің өзіндік міндеті мен жауапкершілігін нақтылауға мүмкіндік береді.
Мысалы, тау-кен өндірісінде үш негізгі деңгей бар:
бірінші деңгей – басқару. Бұл жерде стратегиялық шешімдер қабылданады, жалпы жоспарлар мен мақсаттар белгіленеді.
екінші деңгей – техникалық. Мұнда инженерлер мен технологтар өндіріс процесін ұйымдастырады, есептеулер мен модельдеулер жүргізеді.
үшінші деңгей – орындаушылар деңгейі, яғни тікелей кен өндіру, жабдықтарды пайдалану және техникалық қызмет көрсету жұмыстары атқарылады.
Мұндай иерархиялық құрылым ұйымның тұрақты әрі тиімді жұмыс істеуіне жағдай жасайды. Әр деңгей өз міндетін нақты орындап, келесі буынмен байланыста болған кезде ғана жүйе үйлесімді жұмыс істейді. Иерархиялық талдау тек өндірістік басқаруда емес, ғылыми зерттеулер мен жобалау топтарының ұйымдасуында да маңызды рөл атқарады.
Жүйелік талдау тек негізгі үш бағытпен шектелмейді. Кей жағдайларда қосымша әдістерді қолдану қажет болады.
Көп критерийлі талдау бірнеше факторды қатар қарастыруға мүмкіндік береді.
Сценарийлік талдау жүйенің әртүрлі даму нұсқаларын салыстыруға бағытталған.
Модельдеу әдісі – жүйенің математикалық немесе компьютерлік бейнесін жасау арқылы оның мінез-құлқын зерттеу.
Сараптамалық бағалау әдісі – тәжірибелі мамандардың пікірін жинақтап, сапалы шешім қабылдау тәсілі.
Осы қосымша әдістер жүйелік талдауды толықтырып, оны әмбебап әрі сенімді зерттеу құралына айналдырады.
3) Логикалық әдістер: талдау, синтез, дедукция, индукция
Ғылыми әдістердің ішінде логикалық тәсілдер зерттеушінің ойлау қабілетін жүйелеуге, деректерді дұрыс талдауға және тұжырым жасауға көмектеседі. Ғылыми зерттеу тек қана тәжірибеге сүйенбейді, ол дәлел мен пайымдауға негізделеді. Сондықтан логикалық әдістер – ғылымның интеллектуалдық өзегі.
Төрт негізгі логикалық әдіс:
– талдау (анализ),
– синтез,
– индукция,
– және дедукция.
Бұл әдістер – ғылыми ойлаудың өзара байланысты сатылары, яғни олар бірге қолданылғанда ғана зерттеу нәтижесі шынайы әрі толық болады.
Логикалық әдістердің мәні – құбылыстар арасындағы заңдылықтар мен байланыстарды анықтау. Әрбір зерттеуші белгілі бір мәселені түсіну үшін оны ойша талдап, элементтерге бөледі, кейін сол бөліктердің өзара байланысын анықтайды.
Ғылыми логика зерттеудің екі бағытын қамтиды: эмпирикалық және теориялық. Эмпирикалық бағытта біз нақты деректерді жинап, оларды бақылау және тәжірибе арқылы түсіндіреміз. Ал теориялық бағытта – осы деректерге сүйене отырып, қорытынды, заңдылық немесе теория жасаймыз. Осы екі деңгейдің арасын байланыстыратын – дәл осы логикалық әдістер. Талдау мен синтез арқылы біз құбылысты танимыз, ал индукция мен дедукция арқылы жалпы заңдылыққа келеміз және оны нақты жағдайларға қолданамыз.
«Талдау әдісі»
Талдау немесе анализ – ғылыми зерттеу процесінің алғашқы және ең маңызды кезеңдерінің бірі. Бұл әдістің мәні – күрделі объектіні немесе құбылысты бөліктерге ажыратып, әр бөлікті жеке қарастыру.
Талдау арқылы зерттеуші нысанның құрылымын, оның ішкі элементтерін және олардың өзара байланысын анықтайды. Бұл әдіссіз ғылыми зерттеу жүргізу мүмкін емес. Мысалы, карьер құрылымын зерттегенде біз оны бірнеше элементке бөлеміз: жұмыс аймағы, үйінді, көлік желісі және қауіпсіздік аймақтары. Әрқайсысын жеке қарастырғанда ғана жалпы жүйенің тиімділігі мен әлсіз тұстарын табуға болады.
Талдау әдісі тек техникалық ғылымдарда емес, сонымен қатар әлеуметтік, педагогикалық және экологиялық зерттеулерде де кеңінен қолданылады. Мәселен, техногендік ластануды зерттегенде біз оны ластаушы көздерге, әсер ету аймағына және қалпына келтіру тәсілдеріне бөліп талдаймыз.
«Синтез әдісі»
Синтез – талдаудың жалғасы. Бұл әдіс талдау нәтижесінде алынған деректерді біріктіріп, тұтас жүйе құруға бағытталған. Егер талдау бөліктерге ажырату болса, синтез – біріктіру процесі.
Синтез зерттеушінің аналитикалық ойлауын шығармашылық деңгейге көтереді. Өйткені ол тек мәліметтерді жинақтап қана қоймай, жаңа байланыстар мен заңдылықтарды ашады. Мысалы, карьердің әрбір бөлігі жеке зерттелгеннен кейін, синтез арқылы олардың өзара әрекеттесуін, өндіріс тиімділігі мен экологиялық қауіпсіздігін бағалауға болады.
Синтезсіз зерттеу толық болмайды. Талдау деректер береді, ал синтез сол деректерді түсінікті, жүйелі және мағыналы етеді.
«Индукция әдісі»
Индукция әдісі – нақты бақылаулар мен жеке мысалдар негізінде жалпы қорытынды жасау тәсілі. Бұл әдіс эмпирикалық ғылымдардың негізгі тірегі саналады.
Ғалым алдымен көптеген фактілер мен тәжірибелер жинайды, олардың арасындағы ұқсастықтарды іздейді, содан кейін жалпы заңдылықты анықтайды. Мысалы, геологиялық бақылаулар барысында кеннің түзілу шарттары мен орналасу заңдылықтарын анықтау индукция әдісіне негізделеді.
Индукция тек деректер жинақтау ғана емес, сонымен қатар оларды талдау мен түсіндіру процесі. Ол арқылы зерттеуші «нақтыдан жалпыға» бағытталып, жаңа ғылыми тұжырымға келеді.
«Дедукция әдісі»
Дедукция әдісі – жалпы қағидалар мен заңдарға сүйеніп, жеке мысалдар арқылы нақты қорытынды жасау. Бұл логикалық ойлаудың теориялық бағыты.
Ғалым белгілі бір заңды немесе принципті біледі, содан кейін оны нақты жағдайға қолданады. Мысалы, егер біз белгілі физикалық заңға сүйеніп, өндірістік процестегі энергияның сақталу шарттарын түсіндірсек, бұл дедуктивтік ойлау болып табылады.
Дедукцияның артықшылығы – дәлдік пен жүйелілік. Ол индукция арқылы алынған жалпы заңдылықтарды тексеруге мүмкіндік береді. Осы екі әдіс бірге қолданылғанда, зерттеу нәтижесі толық әрі сенімді болады.
«Талдау мен синтездің байланысы»
Талдау мен синтез бір-бірін толықтыратын әдістер. Ғылыми зерттеулерде әдетте алдымен талдау жүргізіледі, содан кейін синтез арқылы қорытынды жасалады. Мысалы, егер техногендік ластанудың әсерін зерттесек, алдымен оның көздерін, химиялық құрамын және таралу аймағын талдаймыз. Ал кейін синтез кезеңінде осы деректерді біріктіріп, жалпы экологиялық жағдай мен қалпына келтіру шараларын ұсынамыз.
Талдау мен синтездің байланысын түсіну – зерттеуші үшін маңызды, себебі ол ойлау процесін жүйелі және мақсатты етеді.
«Индукция мен дедукцияның байланысы»
Индукция мен дедукция да өзара тығыз байланысты. Индукция тәжірибеден басталып, жалпы заңдылыққа әкеледі, ал дедукция сол заңды нақты мысалдарда қолдануға мүмкіндік береді. Бұл екі әдіс бір-бірін толықтырып, зерттеу процесін тұтас етеді.
Ғалым тәжірибе арқылы заңдылық табады – бұл индукция. Кейін ол заңды нақты жағдайға қолданады – бұл дедукция. Осылайша ғылыми зерттеу шеңбері жабылады: бақылаудан – теорияға, ал теориядан – тәжірибеге.
4) Ұқсату (аналогия), абстракциялау және жалпылау әдістері
Ғылыми зерттеу - тек тәжірибе немесе бақылау ғана емес, ол - ойлау мәдениеті мен логикалық жүйелілік. Ғалым немесе инженер кез келген нысанды зерттегенде алдымен оны түсінуге, байланыстарын табуға, заңдылықтарын анықтауға ұмтылады. Осы жерде ғылыми ойлау ұғымы алдыңғы орынға шығады.
Ғылыми ойлау – адамның дүниені жүйелі, себеп-салдарлық және логикалық түрде түсіну қабілеті. Бұл ойлау түрі адамға күрделі құбылыстарды жіктеуге, салыстыруға, модельдеуге және түсіндіруге мүмкіндік береді.
Логикалық әдістер – осындай ғылыми ойлаудың негізгі құралдары. Олар фактілер мен деректер арасындағы байланыстарды табуға, ұқсастықтар мен айырмашылықтарды түсінуге және сол арқылы жаңа қорытындылар жасауға көмектеседі. Мысалы, тау-кен инженерлері жаңа кен орнын барлау кезінде бұрын зерттелген геологиялық құрылымдармен салыстырады. Егер ұқсастық табылса, жаңа болжам жасауға мүмкіндік туады. Бұл - ұқсату мен жалпылау әдістерінің тікелей көрінісі.
Ұқсату, яғни аналогия әдісі - екі түрлі объект немесе құбылыстың арасындағы ұқсастықты анықтау арқылы жаңа қорытындыға келу тәсілі. Бұл әдіс ғылыми ізденістегі шығармашылық ойлаудың негізін қалайды.
Аналогия – адам ойының икемділігін көрсететін ерекше құрал. Ол арқылы зерттеуші бұрынғы білімін жаңа жағдайға көшіреді, яғни ескі тәжірибеден жаңа түсінік тудырады. Мысалы, геофизикалық барлауда жер қабаттарының құрылысы медициналық томографияға ұқсас әдіспен талданады. Яғни, дене қабаттарын талдау тәсілі табиғи геологиялық ортаға ұқсатылып қолданылады. Тағы бір мысал: карьердің желдету жүйесін жобалауда инженерлер бұрынғы шахталық желдету схемаларына сүйенеді.
Ұқсас принциптерді пайдалана отырып, жаңа жүйенің тиімді нұсқасы жасалады.
Ұқсату әдісі әсіресе болжам жасау, модель құру және ғылыми идеяны тексеру кезінде өте маңызды. Сондықтан ол шығармашылық ойдың қозғаушы күші болып саналады.
Абстракциялау – бұл күрделі құбылыстың ішінен маңызды қасиеттерін бөліп алып, екінші дәрежелі белгілерін елемей қарастыру тәсілі. Яғни, шындықтың мәнін ашу үшін артық факторлардан арылу. Бұл әдіс әсіресе инженерлік есептер мен ғылыми модельдер құру кезінде таптырмас құрал. Мысалы, тау-кен қазбаларының тұрақтылығын зерттегенде, ғалым барлық геологиялық факторларды емес, тек жүктеме, қабат қалыңдығы және кернеу күйі сияқты негізгі параметрлерді ғана қарастырады.
Абстракциялау арқылы күрделі шындықтың қарапайым, бірақ мәнді бейнесі жасалады. Бұл бейне кейін теориялық модельге айналып, практикалық есептерді шешуге негіз болады. Сонымен қатар абстракциялау инженерге жүйелі ойлауға, ақпарат ағынын қысқартып, бастысына назар аударуға көмектеседі. Бұл әсіресе жобалау кезінде маңызды: мысалы, кен тасымалдау желісінің жалпы тиімділігін бағалау үшін әр бөлікке жеке емес, жүйе деңгейінде қарау қажет.
Жалпылау әдісі – жеке бақылаулар мен тәжірибе нәтижелерін біріктіріп, ортақ заңдылық шығару тәсілі. Бұл әдіс ғылыми танымның ең жоғары деңгейін көрсетеді. Мысалы, геологтар әртүрлі кен орындарының минералдық құрамын зерттеп, олардың түзілу заңдылықтарын жалпылайды. Нәтижесінде жаңа геологиялық теория қалыптасады. Немесе инженер бірнеше сынақ нәтижелерін біріктіріп, жаңа технологиялық принцип жасайды - бұл да жалпылаудың көрінісі.
Жалпылау – ғылымдағы теориялардың тууына әкелетін негізгі кезең. Ол нақты деректерді біріктіріп, олардың мәнін ашады және практикалық шешім қабылдауға мүмкіндік береді. Мысалы, тәжірибе жүзінде әртүрлі карьерлерде қолданылған жарылыс схемаларын салыстыра отырып, инженер жарылыстың тиімді үлгісін қалыптастыра алады. Ол жеке фактілерден ортақ заңдылыққа көшеді - бұл жалпылаудың мәні.
Бұл үш әдіс – ұқсату, абстракциялау және жалпылау – бір-бірімен тығыз байланысты және зерттеу процесінде өзара толықтырып отырады. Зерттеуші алдымен ұқсату арқылы ұқсастықтарды байқайды, жаңа ой тудырады. Кейін абстракциялау арқылы сол ойды нақты, мәнді белгілерге дейін қысқартады. Соңында жалпылау арқылы сол белгілер негізінде ортақ заңдылықты қалыптастырады.
Осылайша зерттеу логикалық тұрғыдан қарапайымнан күрделіге, жеке мысалдан жалпы теорияға өтеді. Бұл - ғылыми ой дамуының табиғи тізбегі және барлық ғылым салаларына ортақ заңдылық.
Тау-кен техникасында бұл әдістердің рөлі ерекше. Олар жобалау, жоспарлау, модельдеу және процестерді болжау кезінде қолданылады.
🔹 Ұқсату әдісі – бұрынғы жобалардың тәжірибесін жаңа кен орындарына бейімдеуде қолданылады.
🔹 Абстракциялау әдісі – өндіріс жүйесінің басты факторларын бөліп алып, артық ақпаратты қысқартуға мүмкіндік береді.
🔹 Жалпылау әдісі – әртүрлі деректерді талдай отырып, технологиялық заңдылықтарды шығару үшін қажет.
Бұл үш әдіс біріге отырып, инженерге ғылыми негізделген шешім қабылдауға, ал ғалымға жаңа теория қалыптастыруға жағдай жасайды. Сонымен қатар, қазіргі заманда бұл тәсілдер цифрлық модельдеу, геоаналитика және жасанды интеллект жүйелерінде де кеңінен қолданылады. Мысалы, аналогиялық ойлау арқылы алгоритмдер ұқсас жағдайлардан жаңа шешім табады, ал абстракциялау – үлкен деректерден тек маңызды параметрлерді бөліп алады.
Ұқсату, абстракциялау және жалпылау әдістері – ғылыми ойлаудың өзегін құрайтын үш саты, олар зерттеушіні жеке бақылаудан жалпы заңдылыққа жеткізеді және тау-кен инженериясында нақты, тиімді шешім қабылдауға мүмкіндік береді.
5) Теориялық модельдер мен ұғымдық аппаратты құру
Ғылымда «модель» ұғымы ең маңызды құралдардың бірі болып саналады. Теориялық модель – бұл шынайы нысанның, құбылыстың немесе процестің ойша бейнесі. Ол зерттелетін құбылысты түсіндіру, сипаттау және болжау үшін қолданылады. Яғни, модель – нақты жүйенің барлық бөлшегін дәл көшіру емес, оның ең маңызды қасиеттерін бейнелейтін ықшам нұсқасы.
Модельдеу ғылым мен инженерияда - ой мен тәжірибенің арасындағы көпір іспетті. Ол зерттеу барысын үнемдеп, уақыт пен материалдық шығынды қысқартады.
Теориялық модельдердің өзіндік бірқатар ерекшеліктері бар:
1. Модель шынайылықты дәл көшіру емес.
2. Әр модельдің өз шекарасы мен жарамдылық аймағы бар.
3. Модель нақты деректер мен ғылыми заңдылықтарға сүйенеді.
4. Модельдің басты мақсаты - құбылысты түсіндіру, болжау және басқару.
Тау-кен ісінде бұл, мысалы, жыныс қабаттарының беріктігін болжау, карьердің еңісін тұрақтандыру, немесе технологиялық процесті оңтайландыру түрінде көрінеді. Яғни, модель тек теория емес, ол - тәжірибені бағыттайтын практикалық құрал.
Теориялық модельдер бірнеше түрге бөлінеді. Олардың әрқайсысының өз артықшылығы мен қолданылу саласы бар:
1. Физикалық модель. Бұл - шынайы нысанның кішірейтілген немесе шартты көшірмесі.
2. Математикалық модель. Бұл - құбылыстар мен процестердің теңдеу, формула немесе функция түрінде сипатталуы.
3. Ақпараттық модель. Бұл – деректер мен параметрлердің электронды түрде сипатталуы.
4. Имитациялық модель. Бұл – нақты процестің виртуалды түрдегі компьютерлік ұқсасы.
Бұл модель түрлері бір-бірін толықтырады: физикалық бақылаудан математикалық теңдеу туындайды, одан әрі ол компьютерлік модельге айналып, процесті дәл болжауға мүмкіндік береді.
Модельді құру – бұл жүйелі, кезең-кезеңімен жүретін ғылыми процесс. Ол әдетте 5 негізгі кезеңнен тұрады:
1. Мәселені анықтау.
2. Маңызды параметрлерді таңдау.
3. Математикалық немесе логикалық байланыстар орнату.
4. Модельді сынақтан өткізу (верификация).
5. Модельді жетілдіру (валидация).
Осы кезеңдердің барлығы теориялық модельдің ғылыми дәлдігі мен практикалық жарамдылығын қамтамасыз етеді.
Ұғымдық аппарат – теориялық модельдің тілі мен логикалық құрылымын қалыптастыратын негіз. Ол ғылыми ұғымдар, анықтамалар және категориялар жиынтығынан тұрады.
Дұрыс қалыптасқан ұғымдық аппарат:
• зерттеу мазмұнын нақты жеткізеді;
• түсініспеушілікті болдырмайды;
• ғылыми тұжырымдардың логикалық тұтастығын сақтайды.
Егер ұғымдар дәл және бірізді қолданылмаса, модель дұрыс түсіндірілмейді және зерттеу нәтижесі бұрмалануы мүмкін. Сондықтан инженерлік және ғылыми жұмыстарда терминологиялық нақтылық өте маңызды.
Теориялық модельдер - ғылым мен техникадағы ойлаудың, талдаудың және болжаудың негізгі құралы. Олар арқылы күрделі процестер түсіндіріледі, тәжірибелер жоспарланады және басқару шешімдері қабылданады.
Модельдің үш негізгі функциясы бар:
1. Түсіндіру:
2. Болжау:
3. Басқару:
Сондықтан модельдеу қазіргі тау-кен инженериясында өндірістің тиімділігі мен қауіпсіздігін арттырудың басты шарты болып саналады.
6) Логикалық және жүйелік әдістерді тау-кен техникалық міндеттерді шешуде қолдану
Тау-кен өндірісі - өзара тығыз байланысқан көптеген элементтерден тұратын күрделі жүйе. Ол тек бір ғана процесс емес: кенді қазу, тасымалдау, ұсақтау, сұрыптау және қалдықтарды сақтау сияқты көптеген кезеңдерді қамтиды. Осы процестердің барлығы бір-біріне тәуелді. Мысалы, егер бұрғылау жұмысы баяуласа - қазу процесі де тежеледі, ал бұл өз кезегінде тасымалдауға және өңдеуге әсер етеді. Яғни, бір элементтің жұмысы бүкіл жүйенің нәтижесіне ықпал етеді.
Жүйелік тәсілдің басты идеясы – әрбір элементті жеке емес, тұтас жүйенің бөлігі ретінде қарастыру. Бұл тәсіл арқылы инженер тек техникалық параметрлерді ғана емес, олардың өзара байланысын да ескереді. Мысалы, карьерді жобалау кезінде жүйелік тәсіл қолданылса, бүкіл өндіріс тиімдірек жоспарланады:
• жұмыс учаскелері дұрыс орналасады,
• көлік жолдары қысқарады,
• энергия мен уақыт үнемделеді.
Осылайша жүйелік ойлау тау-кен өндірісінің экономикалық тиімділігін арттырып қана қоймай, оның қауіпсіздігін және тұрақтылығын да қамтамасыз етеді.
Жүйелік тәсілді іс жүзінде жүзеге асыру үшін жүйелік талдау әдістері қолданылады. Бұл әдістер зерттелетін процесті жан-жақты түсінуге мүмкіндік береді. Мысалы:
• Құрылымдық талдау жүйенің элементтері мен олардың арасындағы байланыстарды анықтайды.
• Функционалдық талдау әр элементтің атқаратын рөлін анықтайды.
• Иерархиялық талдау - жүйені деңгейлерге бөлу.
• Динамикалық талдау жүйенің уақыт бойынша өзгерісін көрсетеді.
Осы әдістердің көмегімен инженер тек қазіргі жағдайды емес, жүйенің даму тенденциясын да болжай алады.
Логикалық әдістердің мәні
Логикалық әдістер – ғылыми және инженерлік ойлаудың өзегі. Инженердің кез келген шешімі талдау мен дәлелдеуге негізделеді. Тау-кен ісінде логикалық әдістер нақты есептер мен болжауларда қолданылады. Мысалы, жаңа кен орнын игеру алдында инженерлер логикалық анализ жасайды: кеннің сапасы, жер бедері, техникалық мүмкіндік және экономикалық тиімділік есептеледі.
Логикалық ойлаудың негізгі түрлері:
1. Талдау.
2. Синтез.
3. Индукция.
4. Дедукция.
5. Ұқсату (аналогия).
Логикалық әдістердің барлығы инженерлік есептерді дәл және жүйелі шешуге бағытталған.
Абстракциялау және жалпылау
Абстракциялау мен жалпылау – логикалық ойлаудың жоғары деңгейдегі әдістері. Абстракциялау арқылы зерттеуші күрделі құбылыстардың маңызды белгілерін бөліп алады, ал жалпылау сол белгілер негізінде ортақ заңдылық қалыптастырады. Мысалы: инженер карьердің тұрақтылығын талдағанда, ондаған факторлар ішінен тек ең маңыздыларын таңдайды: жыныстың беріктігі, еңіс бұрышы және су мөлшері. Бұл – абстракциялау. Содан кейін осы параметрлер бойынша әртүрлі нысандарды салыстырып, жалпы формула немесе ереже шығарады. Бұл – жалпылау.
Абстракциялау мен жалпылау – ғылымдағы ой дамуының негізгі тізбегі. Бірі нақты деректерді талдауға бағытталса, екіншісі сол деректерден теория құруға мүмкіндік береді.
Жүйелік және логикалық әдістердің өзара байланысы
Бұл екі бағыт бір-бірін толықтырады. Логикалық әдістер - ойлау мен талдаудың құралы болса, жүйелік тәсіл - сол ойды нақты жүйеге қолдану жолы. Мысалы, инженер логикалық ойлау арқылы карьердің жұмыс процесін елестетеді. Содан соң жүйелік талдау арқылы сол ойды нақты модельге айналдырады - онда әр элементтің өз рөлі, өз байланысы бар. Яғни, логикалық әдіс - идеяны туғызады, жүйелік тәсіл - сол идеяны жүзеге асырады.
Тау-кен инженериясында мұндай байланыссыз инновациялық шешім қабылдау мүмкін емес. Себебі кез келген жаңа технология алдымен ойда модельденіп, кейін жүйелік деңгейде сынақтан өткізіледі.
Логикалық және жүйелік әдістердің үйлесімі нақты өндірістік есептерде кеңінен қолданылады.
1. Жобалау кезінде
2. Болжау кезінде
3. Басқару процесінде
4. Экологиялық және қауіпсіздік саласында
Бұл екі бағыт бірігіп, өндірісті тиімді, қауіпсіз және экологиялық таза етуге жағдай жасайды.