Каждое научное исследование предполагает общую последовательность выполнения условно самостоятельных его составных частей, которые в дальнейшем будем называть этапами научного исследования. В самом общем случае можем считать, что научное исследование включает следующие четыре основные этапа.
1. Подготовка к исследованию. Сначала определяется цель исследования, обосновывается предмет и объект исследования, осваиваются накопленные знания по предмету исследования, проводится патентный поиск и обосновывается необходимость выполнения данного исследования, формируется рабочая гипотеза и задачи исследования, разрабатывается программа и общая методика исследования.
2. Экспериментальное исследование и обработка опытных данных. Этот этап исследования предполагает планирование опытов, подготовку к опытам их проведения, проверку и исключения резко отклоняющихся значений, статистическую обработку опытных данных.
3. Анализ и синтез результатов экспериментального исследования. Этот этап предусматривает переход от наблюдения к аналитическому описанию состояния системы и раскрытию характера воздействия отдельных факторов на процесс при помощи моделирования систем и математических методов анализа.
4. Проверка результатов обобщения на практике и оценка экономической эффективности результатов исследования.
Рассмотрим более подробно выполнение научных исследований, для чего введем некоторые пояснения и методические рекомендации по отдельным этапам.
В начале любого исследования необходимо определить цель, выбрать предмет и обосновать объект исследования. Под целью исследования понимается результат познавательного процесса, т.е. ради чего выполняется исследование. Цель исследования должна быть четко сформулирована и допускать количественную оценку. Целью исследований, выполняемых в области ремонта автомобилей, является, например, повышение производительности труда, снижение затрат на ремонт, повышение долговечности востоновленных деталей и т.д. Под предметом исследования понимается содержательная его часть, зафиксированная в наименовании темы и связанная с познанием некоторых сторон, свойств и связей исследуемых объектов, необходимых и достаточных для достижения цели исследования. В качестве объекта исследования выбирают типичный представитель, характерный для изучения сущности явления или раскрытия закономерности.
Освоение накопленных знаний и их критическая оценка – многоаспектная работа. Прежде всего необходимо ориентироваться, в какой мере освещена разрабатываемая тема в литературе отечественных и зарубежных авторов. Одним из первых условий чтения научной литературы служит умение отыскать ее. Работая в библиотеках, обычно обращаются за справками и консультациями к библиотечным работникам или ищут ориентирующие сведения в библиотечных каталогах. По группировке материалов различают следующие основные виды каталогов: алфавитные, систематические, предметные и др. Алфавитный каталог содержит описания книг, расположенных в порядке алфавита фамилий авторов или заглавий книг (если авторы их не обозначены). Систематический каталог содержит библиографическое описание книг по отраслям знаний в соответствии с их содержанием. Огромную помощь в поиске необходимой литературы оказывают специальные справочно-библиографические, реферативные и другие издания.
Чтение научной литературы обычно состоит из ряда приемов:
общие ознакомление с произведением в целом по оглавлению и беглый просмотр книги, статьи, рукописи и т.п.;
чтение в порядке последовательного расположения материала и штудирования наиболее важного текста;
выборочное чтение материала;
²партитурное чтение² или одновременное ознакомление с содержанием текста в объеме полстраницы или целой страницы;
составление плана прочитанного материала, конспекта или тезисов, систематизация сделанных выписок;
оформление новой информации на перфокартах ручного обращения;
повторное чтение материалов и сопоставление его с другими источниками информации;
перевод текста из иностранных изданий с записью на родном языке;
обдумывание прочитанного материала, критическая оценка его, записи своих мыслей по поводу новой информации.
Наиболее распространенной формой накопления научной информации являются записи разного рода при чтении книг, журналов и других источников письменной информации. Ниже приводится наиболее часто встречающиеся приемы записей:
записи в виде дословной выдержки из какого-либо текста с указанием источника информации и автора цитаты;
записи в свободном изложении с точным сохранением содержания источника и авторства;
записи и рисунки на вкладных чистых листах и прозрачной бумаге чертежей, таблиц и т.д.;
составление плана прочитанного произведения;
составление конспекта по материалам прочитанной книги, статьи и т.п.;
отчеркивание и подчеркивание отдельных слов, формул, фраз на собственном экземпляре книги, иногда цветными карандашами;
записи цитат из нескольких литературных источников на определенную тему;
записи дословные с комментариями;
записи, оформленные на перфокартах ручного обращения или на карточках, в тетрадях, блокнотах и т.п. путем условных обозначений, стенографических знаков и т.д.;
изложение своих замечаний по прочитанному материалу в виде афористических записей.
Записи по материалом чтения научной литературы могут делаться в обычных общих тетрадях, на бланках или листах бумаги произвольных размеров, на перфокартах, библиографических карточках. Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Записи в тетрадях затрудняют подборку выписок по одной теме или проблеме, нахождение выписок среди серии других. Карточная система хотя и требует увеличения расхода бумаги, облегчает систематизацию выписок в личной картотеке и быстрое нахождение нужных материалов. Эта система имеет неоспоримые преимущества по сравнению с традиционной формой записи в общих тетрадях.
В результате изучения научно-технической и патентной литературы раскрывается физическая сущность развития явлений и связей отдельных элементов между собой. Исследователь знакомится с применением технических средств измерения, методами анализа процессов исследуемой системы, критериев оптимизации факторов, влияющих на процесс. Производится ранжирование факторов на основе априорной информации, обосновывается необходимость проведения данного исследования и возможность использования ранее полученных результатов для решения задач выполняемого исследования.
Рабочая гипотеза формулируется по результатом изучения накопленной информации о предмете исследования. Гипотеза – это научное предложение о возможных механизмах, причинах и факторах, обуславливающих развитие изучаемых явлений, которые еще не доказаны, но являются вероятными. Одно из главных требований к гипотезе – это возможность ее последующей экспериментальной проверки. Рабочая гипотеза – важный элемент исследования, она синтезирует априорное представление о предмете исследования и определяет круг решаемых задач для достижения поставленной цели.
Программа и методика исследования обосновывают выбор методов исследования и в том числе метода экспериментального исследования. Под методом вообще подразумевается путь исследования, способ, применения которого позволяет получить определенные практические результаты в познании. Наряду с всеобщим методом диалектического материализма широко применяют и конкретно – научные методы, такие, как математических анализ, регрессионный и корреляционный анализы, методы индукции и дедукции, метод абстракции и т.д.
Программа и методика исследования включают:
составление календарного плана выполнения работ поэтапно с укрупненным представлением содержания в каждом этапе;
выбор технических средств экспериментального исследования для воспроизводства и генерации развития явлений или связей объектов исследования, регистрации их состояний и измерения воздействующих факторов;
математическое моделирование объекта исследования и планирование эксперимента;
оптимизацию выходных показателей исследуемых процессов;
выбор методов статистической обработки опытных данных и анализа результатов эксперимента;
выбор метода экономического анализа результатов исследования.
Рассмотрим некоторые наиболее общие вопросы экспериментальных исследований. Технологические исследования характеризуются необходимостью учета большого числа факторов, которые по-разному влияют на выходные показатели процессов. Например, при изучении влияния на эффективность и качества ремонта автомобилей технологических факторов, а также при оптимизации условий осуществления технологии возникают три типа задач:
выявление существенности влияния факторов на показатели свойств ремонтируемой детали и их ранжирование по степени влияния (задачи оценки факторов на существенность их влияния);
поиск таких условий (режимов и т.п.), при которых будет обеспечиваться либо заданный уровень, либо более высокий, чем достигнутый к настоящему времени (экстремальные задачи);
установление вида уравнения на основе раскрытия связи между факторами, их взаимодействиями и показателем свойств ремонтируемой детали (интерполяционные задачи).
Любой технологический процесс, как объект исследования при воздействии различных факторов рассматривается в виде плохо организованной системы, в которой трудно выделить влияние отдельных факторов. Основным методом исследования таких систем является статистический, а метод проведения эксперимента – активным или пассивным. Проведение ²активных² экспериментов предполагает использование методов планирования, т.е. активное вмешательство в процесс и возможность выбора способа воздействия на систему. Объект исследования, на котором возможен активный эксперимент, называется управляемым. Если оказывается, что заранее не представляется возможным выбрать способы воздействия на состояние системы, то проводится ²пассивный² эксперимент. Например, такими экспериментами являются результаты наблюдений за автомобилями и отдельными их агрегатами в процессе эксплуатации.
Математическое планирование эксперимента, выбор факторов, уровней их варьирования и математическая обработка результатов производится с использованием специальных приемов и имеет свои специфические особенности при решении конкретных задач и рассматривается в специальной литературе.
После завершения теоретических и экспериментальных исследований проводится общий анализ полученных результатов, осуществляется сопоставление гипотезы с результатами эксперимента. В результате анализа расхождений проводятся дополнительные эксперименты. Затем формулируются научные и производственные выводы, составляется научно-технический отчёт.
Следующим этапом разработки темы является внедрение результатов исследований в производство и определение их действительной экономической эффективности. Внедрение фундаментальных и прикладных научных исследований в производство осуществляется через разработки, проводимые, как правило, в опытно-конструкторских бюро, проектных организациях, опытных заводах и мастерских. Разработки оформляются в виде опытно-технологических или опытно-конструкторских работ, включающих формулирование темы, цели и задач разработки; изучение литературы; подготовку к техническому проектированию экспериментального образца; техническое проектирование (разработка вариантов технического проекта с расчётами и разработкой чертежей); изготовление отдельных блоков, их объединение в систему; согласование технического проекта и его технико-экономическое обоснование. После этого выполняется рабочее проектирование (детальная проработка проекта); изготавливается опытный образец; производится его опробование, доводка и регулировка; стендовые и производственные испытания. После этого осуществляется доработка опытного образца (анализ производственных испытаний, переделка и замена отдельных узлов).
Успешное выполнение перечисленных этапов работы даёт возможность представить образец к государственным испытаниям, в результате которых образец запускается в серийное производство. Разработчики при этом осуществляют контроль и дают консультации.
Внедрение завершается оформлением акта экономической эффективности результатов исследования.