теоретических расчетов, компьютерного моделирования или комбинации этих методов. Тогда и тема магистерской диссертации может быть сформулирована на основании цели и планируемых результатов как «Оптимизация движителя автоматизированной транспортной платформы для передвижения в условиях….» .Условия могут быть самые разные: городская среда, производственный участок, болото, лес и т.д. Естественно , что в каждой среде оптимальный движитель может сильно разнится.
Естественно, что при небольшом опыте научной работы у магистранта недостает перспективы видения, чувства актуальности, умения терминологически правильно и кратко выразить то, что он чувствует и понимает. Научный руководитель поможет устранить такие затруднения.
Кроме перечисленного выше действенны следующие меры:
–обратить особое внимание на смежные области знания: бывает, что на стыке двух научных дисциплин можно найти темы, которые, казалось, забыты и той, и другой отраслями науки, но имеют определенные исследовательские перспективы;
–обратиться к каталогу уже защищенных диссертаций в научной библиотеке или на кафедре;
–просмотреть научную периодику, специальные издания. Чем больше будет прочитано литературы по своей научной специальности, тем проще будет сориентироваться;
–большое значение имеет методологический аспект рассмотрения проблемы. Иногда его смена или новый угол зрения может стать темой научной разработки.
Необходимо отметить, что все диссертации выполняются на актуальную тему, так как в них рассматриваются недостаточно изученные проблемы. Если магистрант выявляет несоответствия в предмете исследования, то он вполне может определить актуальность исследования.
После обоснования актуальности темы диссертации можно переходить к определению цели и задач исследования.
Формулирование цели и задач исследования
Цель исследования ориентирует на его конечный результат. Он может быть либо теоретико-познавательный, либо практически-прикладной. Задачи формулируют вопросы, на которые должен быть получен ответ для достижения цели исследования.
Цель и задачи исследования образуют логически взаимосвязанные цепочки, в которых каждое звено служит средством удержания других звеньев. Конечная цель исследования может быть названа его общей задачей. Обозначенная проблема должна быть отражена в формулировке цели исследования во введении к диссертации. Цель определяет тактику исследования, то есть последовательность конкретных исследовательских задач, посредством которых проблема может быть решена.
Вариант решения проблемы составляет само содержание диссертации. Первоначально он формируется в виде основной гипотезы исследования. Это
пробное решение и его необходимо проверить и доказательно обосновать в тексте диссертации.
Итак, характер задачи зависит от содержания цели, а цель зависит от четкости формулирования проблемы. Цель предполагает разрешение проблемы исследования, задачи исследования определяют разные подходы к разрешению общей проблемы исследования.
Объект научного исследования – это определенный элемент реальности, который обладает реальными границами, относительной автономностью существования. Объект порождает проблемную ситуацию и избирается для изучения. Например, движитель транспортного робота, поворотный мехатронный модуль, очувствленный схват робота, система супервизорного управления транспортного робота и т.д.
Предмет научного исследования – логическое описание объекта, какаялибо целостная составляющая объекта исследования.
Объект и предмет исследования как категории научного процесса соотносятся между собой как общее и частное. Предмет исследования определяет тему диссертационной работы, которая обозначается на титульном листе. Например, компенсация температурных деформаций в поворотном мехатронном модуле, оптимизация сенсорных датчиков для очувствленных схватов роботов, исследование лидарно-акустических систем определения рельефа местности и т.д.
Научные результаты.
Так как магистерская диссертация является научно-исследовательской работой в результате ее выполнения должны быть сформулированы полученные научные результаты. Научный результат – это выраженный в том или ином виде фрагмент системы знаний или эффект от применения знаний.
Наиболее существенные научные результаты, выдвигаемые для защиты, представляют собой такие результаты, как модель, методика, метод, формульное соотношение и другие результаты, которые обычно носят научный характер для данной конкретной области исследования.
Следует отметить, что в настоящее время для магистерской диссертации в отличии от кандидатской диссертации) не предъявляется требование научной новизны, а достаточно применения известных научных методик, алгоритмов и программ расчета, но применимых для исследования конкретной области устройства) техники.
Формулировки научных результатов, выдвигаемых для защиты, рекомендуется откорректировать после завершения работы над выводами по всем разделам диссертации. Окончательные формулировки уже корректируются на основе взятых в обобщенном виде тех выводов и их элементов, которые, во-первых, являются ключевыми с точки зрения достижения общей цели диссертационного исследования, во-вторых, потребовали наибольшего научного творчества и наиболее сложного
научного обоснования или доказательства, а в-третьих, обладают наибольшей научной актуальностью, новизной и значимостью.
Научная новизна диссертационного исследования – это признак,
наличие которого дает автору право на использование понятия «впервые» при характеристике полученных им результатов и проведенного исследования в целом. В науке понятие к означает факт отсутствия подобных результатов до публикации результатов, полученных автором той или иной научной разработки.
Оценка научной новизны исследования означает выявление первенства автора в определении и исследовании той или иной темы диссертационного исследования.
Практическая значимость. Понятие «практическая значимость» отражает реализацию научной новизны и свидетельствует об оправданности, необходимости выполнения диссертационных исследований, позволяющих что-то создать или улучшить, то есть получить определенный эффект. Практическая значимость свидетельствует о перспективности использования конечного результата диссертационного исследования.
Если результат исследования не материален, то практическая значимость его результатов способствует расширению знаний и их применению в определенной области.
Вопросы для самоконтроля:
1.Что такое диссертация и магистерская диссертация?
2.Как происходит построение гипотезы?
3.Какие требования предъявляются к определению темы?
4.Какова структура магистерской диссертации?
5.Что такое объект и предмет научного исследования?
6.Как оценить научную новизну исследования?
7.Что входит в основную часть диссертации?
8.Чем характеризуются научные положения?
9.Какие основные характерные черты аргументации вам известны?
10.Сколько глав включает диссертация? Какова их структура?
2.Магистерская диссертация как проектно-конструкторская работа.
Подготовка специалиста в области мехатронных и робототехнических систем предполагает большое количество магистерских диссертаций, посвященных проектно-конструкторским разработкам новой техники.
В чем же может заключаться научно-исследовательский аспект такой работы, необходимость которой диктуется требуемой структурой магистерской диссертации?
Основная задача при проектировании новой техники в производственных условиях – поиск оптимального или приемлемого решения в относительно жестко заданные сроки, при малом объеме информации и ограниченных невозможностях проведения НИР и ОКР.
Чтобы судить о степени оптимальности выбранного решения, конструкции необходимо иметь критерии оценки различных видов технических объектов ТО) их называют также критерии развития технических объектов, так как их уровень в историческом движении постоянно повышается. Такой процесс изменения критериев оценки технического объекта и отражает ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС).
Критерии развития технических объектов чрезвычайно широки и могут быть объединены в не сводящиеся друг к другу группы:
1.Функциональные критерии определяют свойства объекта в процессе эксплуатации.
Например, мехатронный модуль развиваемое усилие, диапазон скоростей, габариты, масса и т.д.), токарный станок с ЧПУ скорость главного движения, подачи, точность, высота центров и т. д.).
Критерии надежности: безотказность, долговечность, сохраняемость, ремонтопригодность.
2. Технологические критерии.
Трудоемкость изготовления, критерий использования материалов, критерий расчленения ТО на элементы, критерий технологических возможностей:
3. Экономические критерии.
Критерий расхода материала, критерий расхода энергии, критерий затрат на информационное обеспечение, критерий габаритных размеров.
4. Антропологические критерии.
Критерий эргономичности, критерий безопасности, критерий красоты, критерий экологичности. Существуют различные методики и формулы для определения этих критериев [1].
Оценка ТО по указанным критериям представляет довольно сложную задачу. Вес отдельных из них также зависит от конкретных условий производства, от социально-экономических условий, от идеологических и политических установок. Так, в настоящее время, все большее значение приобретают антропологические критерии. Мы видим, что функциональные критерии ТО совершенно различны, в то же время технологические, экономические и антропологические критерии имеют много общего.
При проектировании любого ТО конструктору совершенно необходимо знание о критериях его оценки, причем во многих случаях получение достоверной информации представляет большую научную проблему.
Если для известных объектов функциональные критерии определены значительным опытом их эксплуатации, то для вновь проектируемого оборудования, особенно для объектов, предназначенных для работы в космосе, на поверхности других планет зачастую известны только некоторые из них, а величина их может быть задана только ориентировочно. Поэтому одним из условий проектной работы может быть проведение предварительных исследований среды использования объекта, например, определение параметров грунта, условий прохождения лазерного излучения в различных средах, свойств объекта манипулирования робота, влияния агрессивности среды на различные материалы робототехнической системы и т.д.
2.1 Методы анализа проектных решений и их оптимизации. Законы строения и развития техники.
Критерии оценки технических объектов непрерывно изменяются как в количественном отношении, так и в качественном. Этот процесс мы и называем техническим прогрессом.
Конструктору наиболее интересно знать: как и почему меняется тот или иной вид техники, как он будет изменяться дальше. Такое знание закономерностей позволяет смотреть в будущее, знать тенденции и совершенствовать конструкцию именно в правильном направлении. Перед человечеством всегда стояли такие задачи. И на пути их решения возможно совершена масса ошибок.
Так, на заре ядерной эры академик П. Капица предлагал строить атомные электростанции глубоко под землей. Это привело бы в то время к снижению некоторых экономических критериев, но антропологические критерии тогда почти не рассматривались. Жизнь показала, что именно они должны были рассматриваться как главнейшие, опыт Чернобыля опроверг все экономические достижения, полученные от удешевления их строительства.
В книге «Основы инженерного творчества» [1] сделана попытка сформулировать гипотезы о законах развития техники.
Закон прогрессивной эволюции техники.
В технических объектах с одинаковой функцией переход от поколения к поколению связан с улучшением критериев развития и происходит следующими вероятностными путями:
А). При неизменном физическом принципе действия и техническом решении улучшаются параметры ТО до приближения их к глобальному экстремуму по значению параметров.
Б). После исчерпания возможностей оптимизации параметров происходит изменение структуры объектов, после чего цикл А повторяется.