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Lo que saben los ingenieros y cómo lo saben

Lo que los ingenieros saben y cómo lo saben: Estudios analíticos de la historia aeronáutica (The Johns Hopkins University Press, 1990) es una reflexión histórica sobre la prácti...

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Lo que los ingenieros saben y cómo lo saben: Estudios analíticos de la historia aeronáutica (The Johns Hopkins University Press, 1990) es una reflexión histórica sobre la práctica de la ingeniería en la aeronáutica estadounidensedesde 1908 hasta 1953, escrita por Walter Vincenti (1917-2019), un consumado profesional e instructor. [ 1 ] Este período representa el amanecer de la aviación, plagado de incertidumbres y numerosos caminos hacia muchos mundos posibles . El libro recoge dos conclusiones principales de este período. La primera conclusión trata sobre "lo que los ingenieros saben". Se utilizan cinco estudios de caso de la historia de la ingeniería aeronáutica para argumentar que la ingeniería a menudo requiere sus propios descubrimientos científicos. Por lo tanto, la ingeniería debe entenderse como una actividad generadora de conocimiento que incluye la ciencia aplicada , pero no se limita a ella. La segunda conclusión de este libro se refiere a "cómo saben los ingenieros" utilizando los mismos estudios de caso para revelar patrones en la naturaleza de toda la ingeniería. Estos patrones conforman una “ epistemología ” de la ingeniería que puede señalar el camino hacia un “método de ingeniería” como algo distinto del método científico . [ 2 ] : 169, 256 Walter Vincenti concluye la obra con un “modelo general de selección de variaciones” para comprender la dirección de la innovación tecnológica en la historia de la humanidad. El libro está repleto de numerosas observaciones adicionales e historias contadas por un profesional e instructor. Esto puede explicar por qué el Dr. Michael A. Jackson , autor de Structured Design y Problem Frames , concluyó una vez un discurso de apertura para ingenieros con la siguiente afirmación: “Lean el libro de Vincenti. Léanlo con atención. Léanlo cien veces”. [ 3 ]

Autor

Walter G. Vincenti (pronunciado comúnmente " vin-sen-tee " en EE. UU. o " vin-chen-tee " en italiano) (1917-2019) fue profesor emérito de Ingeniería Aeronáutica y Aeroespacial en la Universidad de Stanford . [ 4 ] En 1987 fue admitido en la Academia Nacional de Ingeniería , "por sus contribuciones pioneras a la aerodinámica de aeronaves supersónicas y a la comprensión fundamental de la dinámica física de gases del flujo hipersónico ". [ 5 ] Su libro de texto más importante de la primera parte de su carrera es Introducción a la Dinámica Física de Gases (1.ª ed. 1965, 2.ª ed. 1975). [ 6 ] Vincenti tuvo, en efecto, dos carreras completas: una como ingeniero aeronáutico de vanguardia y otra como destacado historiador de la tecnología. Esto le brindó una doble perspectiva para reflexionar sobre cómo funciona la innovación tecnológica. Además, amplió la relevancia de la ingeniería para la sociedad al cofundar en 1971 una disciplina en Stanford llamada Valores, Tecnología y Sociedad, ahora conocida como Ciencia, Tecnología y Sociedad. [ 7 ] A los 90 años publicó su obra más reciente con William M. Newman , «Sobre un uso de la historia de la ingeniería desde una perspectiva de ingeniería», que aparece en Technology and Culture . [ 8 ]

Fondo

El libro *What Engineers Know* se publicó por primera vez en 1990, cuando el Sr. Vincenti tenía 73 años, tras una dilatada trayectoria profesional en ingeniería aeroespacial , historia de la tecnología y docencia. Los cinco estudios de caso utilizados como evidencia en este libro corresponden a la primera mitad del siglo XX, entre 1908 y 1953. Durante este periodo, el autor trabajó en el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica (NACA) de 1940 a 1957. [ 9 ] Cuatro de los cinco estudios de caso utilizados como evidencia en este libro se publicaron por primera vez de forma independiente en *Technology and Culture* entre 1979 y 1986. [ 2 ] : 10 Durante esta época, otros autores comenzaban a refutar la visión de la ingeniería como una mera ciencia aplicada. [ 10 ] En 1990, los cinco estudios de caso de Vincenti respaldaron indirectamente este nuevo discurso sobre la ingeniería como una disciplina generadora de conocimiento.

Alcance

La profesión de "ingeniería" abarca un amplio campo de práctica. Por lo tanto, el autor delimita el alcance de sus cinco estudios de caso de tres maneras. [ 2 ] : 6–9 Primero, visto de principio a fin, el proceso de ingeniería consta de tres fases: diseño , construcción/producción y operación. Estos casos provienen principalmente de la fase de diseño de la ingeniería. Una excepción es el quinto estudio de caso sobre juntas remachadas a ras, que implicó una interacción estrecha entre diseño y producción. Segundo, el diseño puede clasificarse como normal o radical. Estos estudios de caso se refieren al diseño normal. Tercero, el diseño normal en sí mismo es multinivel. Estos niveles van desde la definición del proyecto hasta el diseño general, el diseño de componentes principales, la subdivisión del diseño de componentes y problemas altamente específicos (como la planta, el perfil aerodinámico y los dispositivos de alta sustentación). Estos cinco estudios de caso provienen principalmente de estos niveles inferiores. Por lo tanto, cuando se combinan, el alcance de estos estudios de caso es el diseño, el diseño normal y los problemas altamente específicos en el nivel más bajo, "para ayudar a corregir la negligencia de esta área amplia y esencial". [ 2 ] : 9

Resumen del caso práctico (Lo que saben los ingenieros)

Los cinco estudios de caso están organizados por capítulo. El capítulo 2 trata sobre el diseño de perfiles aerodinámicos en general. El trabajo inicial de Davis ilustra cómo la ingeniería útil ha sido realizada por personas sin formación formal en ingeniería. El ala de Davis fue fundamental a pesar de que Davis no tenía la base teórica para saber cómo o por qué. El capítulo 3 trata sobre cómo los ingenieros diseñan de acuerdo con las cualidades de vuelo satisfactorias para los pilotos. Este estudio de caso ilustra que puede haber una relación clave entre el comportamiento humano y los requisitos de ingeniería que puede afectar en gran medida los resultados. Como tal, "el diseño artificial es una actividad social". [ 2 ] : 11, 237 El capítulo 4 instruye la importancia de las situaciones de análisis de volumen de control en el diseño mecánico. El análisis de volumen de control no estaba presente en los libros de texto de física en ese momento. Por lo tanto, los ingenieros tenían un requisito científico que no era abordado adecuadamente por ninguna ciencia natural . Es importante destacar que estos estudios de caso son ejemplos de por qué existe algo así como "ciencia de la ingeniería". El capítulo 5 trata sobre el problema dinámico del diseño y la selección de hélices . El estudio de caso de la hélice ilustra cómo los ingenieros desarrollan métodos para tener en cuenta la ausencia de la teoría científica requerida. En este caso, se utilizó la " variación de parámetros " para trazar y analizar un tema donde no existía una teoría científica integral (en física). [ 2 ] : 160–161 Finalmente, el capítulo 6 describe el problema del diseño de juntas remachadas al ras para aeronaves. Este estudio de caso transmite cómo los requisitos de producción pueden tener una influencia inversa en el diseño, lo que impulsa iteraciones entre producción y diseño. Este estudio de caso también ilustra cómo hay aspectos de la ingeniería que no pueden describirse adecuadamente como ciencia, como la "sensación" que se desarrolló en la mecánica del remache para determinar cuánta presión aplicar al completar la estructura de revestimiento resistente de aluminio de la aeronave (véase la discusión sobre "conocimiento tácito" más adelante).

Una epistemología de la ingeniería (Cómo saben los ingenieros)

A lo largo del libro, Walter Vincenti realiza observaciones epistemológicas relacionadas con la ingeniería. A continuación, se presentan seis de las diversas observaciones realizadas a lo largo del libro. [ 11 ] Estas observaciones no constituyen un «método de ingeniería» propiamente dicho, sino que ofrecen la conjetura de que podrían orientar futuras investigaciones. [ 2 ] : 160–161 Escribió: «En el último párrafo del capítulo 5, también planteé la cuestión de si podría ser provechoso buscar un “método de ingeniería” análogo, pero distinguible, al método científico, que ha sido una preocupación fructífera para la historia de la ciencia. ¿Podría ser que el proceso de selección de variaciones aquí descrito sea ese método, con sus características distintivas radicando en el criterio de selección y los métodos indirectos utilizados para evitar el ensayo directo?» [ 2 ] : 256

Siete elementos interactivos del aprendizaje de la ingeniería

En primer lugar, existe un patrón en el proceso iterativo de descubrimiento de ingeniería que se observa en el desarrollo de especificaciones de calidad de vuelo. [ 2 ] : 102 Este proceso se denomina "Siete elementos interactivos del aprendizaje de ingeniería" e incluye:

  1. Familiarización con el vehículo y reconocimiento del problema .
  2. Identificación de variables básicas y derivación de conceptos y criterios analíticos .
  3. Desarrollo de instrumentos/técnicas de pilotaje para mediciones en vuelo .
  4. Desarrollo y perfeccionamiento de la opinión de los pilotos sobre las cualidades de vuelo deseables.
  5. Combinar los resultados de los puntos 2 a 4 en un plan deliberado para la investigación de calidad de vuelo .
  6. Medición de las características de vuelo relevantes para una sección transversal de la aeronave.
  7. Evaluación de los resultados y los datos sobre las características de vuelo a la luz de la opinión de los pilotos para llegar a las especificaciones generales.

El texto en negrita del texto original aísla los pasos de manera neutral en cuanto al tema.

Seis categorías de conocimiento de ingeniería

En segundo lugar, existe un patrón en las propias categorías de conocimiento en ingeniería. [ 2 ] : 208 Estas seis categorías de conocimiento en ingeniería son:

  1. Conceptos fundamentales de diseño
  2. Criterios y especificaciones
  3. Herramientas teóricas
  4. Datos cuantitativos
  5. Consideraciones prácticas
  6. Instrumentos de diseño

Siete actividades generadoras de conocimiento

En tercer lugar, Walter Vincenti observa un patrón en las actividades generadoras de conocimiento/ciencia de la ingeniería. [ 2 ] : 229 Estas siete actividades generadoras de conocimiento incluyen:

  1. Transferencia de ciencias
  2. Invención
  3. Investigación teórica en ingeniería
  4. Investigación experimental en ingeniería
  5. Práctica de diseño
  6. Producción
  7. Juicio directo

Relación entre categorías y actividades

En cuarto lugar, al colocar seis categorías de conocimiento y las siete actividades generadoras de conocimiento en una tabla xy, estas actividades generadoras de conocimiento se cruzan entre las categorías de conocimiento de una manera parcialmente predecible. La tabla resultante sirve como una aproximación de qué tareas de ingeniería pueden generar nuevo conocimiento de ingeniería. [ 2 ] : 235, Tabla 7-1 El diagrama resultante "está pensado para el debate más que como un conjunto de divisiones rígidas". [ 2 ] : 225

Clasificación del conocimiento de ingeniería

En quinto lugar, reclasifica el conocimiento de ingeniería en sí mismo. El conocimiento generado por la ingeniería normalmente se puede categorizar por fases como diseño, producción u operaciones. [ 2 ] : 195 Otra forma de pensar en las categorías de conocimiento de ingeniería es conocimiento descriptivo , conocimiento prescriptivo y conocimiento tácito . [ 2 ] : 198 Agrega los términos de Gilbert Ryle "saber que" y "saber cómo" [ 2 ] : 13 para ilustrar el objetivo de cada categoría de conocimiento. [ 2 ] : 198 "Saber qué o aquello" que hacer en ingeniería es una mezcla de conocimiento descriptivo y prescriptivo. "Saber cómo" hacerlo es una mezcla de conocimiento prescriptivo y tácito. Por lo tanto, estos estudios de caso muestran la necesidad de los tres tipos de conocimiento en ingeniería.

Modelo de variación-selección de la innovación tecnológica

Finalmente, propone un modelo de selección de variación para el crecimiento del conocimiento. En todos los niveles de la jerarquía de diseño, el crecimiento del conocimiento aumenta la complejidad y el poder del proceso de selección de variación, modificando tanto el mecanismo de variación como expandiendo indirectamente los procesos de selección. La variación y la selección aportan dos principios realistas para el avance de la tecnología: la ceguera a la variación y la incertidumbre en la selección. [ 2 ] : 249

Vincenti concluye que nuestra ceguera ante el vasto potencial de las variaciones de diseño no implica una búsqueda aleatoria o no premeditada. Una persona ciega en un callejón desconocido usa un bastón para obtener información y explorar las limitaciones de manera intencional, sin tener idea de adónde conduce el callejón. Del mismo modo, los ingenieros proceden en el diseño "a ciegas" en el sentido de que "el resultado no es completamente previsible", por lo que las "mejores" variaciones potenciales son, en cierta medida, invisibles. [ 2 ] : 243 Como resultado, encontrar diseños de alto rendimiento no es la norma. Señala que "desde fuera o en retrospectiva, todo el proceso tiende a parecer más ordenado e intencional —menos ciego— de lo que suele ser". [ 2 ] : 246

Sin embargo, Vincenti utiliza las diferencias entre los hermanos Wright y los franceses para demostrar que existe una variedad en la forma en que gestionamos la ceguera ante las variaciones. Los hermanos Wright diseñaron una máquina voladora antes que los franceses, a pesar de que comenzaron a experimentar casi al mismo tiempo. Los franceses 1) apelaron a lo poco que se sabía sobre los Wright/Langley, 2) a la imaginación de lo que podría tener éxito y 3) a la guía de su creciente experiencia de vuelo. Pero «como [los puntos 1 y 3] eran escasos, el nivel de ceguera, al menos al principio, era casi total». [ 2 ] : 244

¿Cuál era la diferencia en el proceso entre los Wright y los franceses?

El proceso francés de ensayo y error tenía menos análisis teórico (o nuevos conocimientos de ingeniería). Dado que «los franceses no se inclinaban por el análisis teórico, las variaciones solo podían seleccionarse para su retención y perfeccionamiento mediante ensayos en vuelo». [ 2 ] : 244 [énfasis añadido] Para los hermanos Wright, el avance de los principios básicos en la teoría a través del análisis condujo a atajos precisos para los ensayos directos, lo que hace que el proceso francés parezca más exploratorio en retrospectiva. Así, el proceso de selección se ve facilitado por 1) el análisis teórico y 2) los experimentos (en, por ejemplo, túneles de viento) en lugar de la prueba directa de versiones reales («manifiestas») en el entorno. El aumento del conocimiento incrementa el poder de los ensayos indirectos en lugar de los ensayos reales/directos. [ 2 ] : 247

Incertidumbre en el proceso de variación-selección (ceguera en la variación e incertidumbre en la selección)

A largo plazo, “todo el proceso de selección de variaciones —variación y selección en conjunto— está plagado de incertidumbre”. El nivel de incertidumbre se ve afectado por dos factores. Primero, “la incertidumbre proviene del grado de ceguera en las variaciones”. [ 2 ] : 248 La incertidumbre en todo el proceso disminuye a medida que la tecnología madura; señala que los diseñadores de aeronaves actuales operan con mayor “seguridad” que los franceses de principios del siglo XX o incluso que los de su época en la NACA. Sin embargo, existe una paradoja en la disminución de la ceguera. Si bien la ceguera disminuye con el tiempo, los avances se vuelven simultáneamente más difíciles de conseguir y más sofisticados… ¡lo que a su vez aumenta la ceguera! Por lo tanto, la tentación de ver una disminución neta de la ceguera “proviene de una ilusión”. El proceso de selección de variaciones puede crear tanta ceguera como la que reduce; basta con preguntar a “ingenieros talentosos que luchan por avanzar en una tecnología madura como la aeronáutica actual…”. [ 2 ] : 249

El segundo factor de incertidumbre en todo el modelo de selección de variación es la “incertidumbre” en el proceso de selección. Tanto los ensayos indirectos como los manifiestos adolecen de incertidumbre, lo que añade complejidad al modelo de selección de variación. Pero a diferencia de la ceguera en la variación, la incertidumbre en la selección disminuye con la precisión en ambos tipos de ensayos. [ 2 ] : 249

La ceguera y la incertidumbre caracterizan la naturaleza difícil o ardua de la evolución tecnológica en el modelo de selección de variaciones. [ 2 ] : 248–249 El autor luego revisa retrospectivamente los cinco estudios de caso para demostrar cómo la selección de variaciones y la ceguera-incertidumbre operaron en cada caso. [ 2 ] : 250–252 En total, "el crecimiento acumulativo del conocimiento de ingeniería como resultado de los procesos individuales de selección de variaciones actúa para cambiar la naturaleza de cómo se llevan a cabo esos procesos". [ 2 ] : 245

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Walter Vincenti, ingeniero interdisciplinario, fallece a los 102 años" . 17 de octubre de 2019.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Vincenti, Walter G. (1990). Lo que saben los ingenieros y cómo lo saben : estudios analíticos de la historia aeronáutica, Johns Hopkins Studies in the History of Technology [Nueva serie, n.º 11] . Baltimore: Johns Hopkins University Press. 
  3. ↑ Reseña del libro de Ian Alexander http://ifalexander.users.btopenworld.com/reviews/vincenti.htm , consultado el 23 de enero de 2011 a las 23:00.
  4. ↑ http://soe.stanford.edu/research/layout.php?sunetid=sts , consultado el 24 de enero de 2011, 2043.
  5. ↑ http://www.members.nae.edu/nae/naepub.nsf/Members+By+UNID/5B3300986C7CFF4C8625755200622ED3?opendocument , consultado el 23 de enero de 2011, 2230.
  6. ↑ Vincenti, Walter G., y Charles H. Kruger. Introducción a la dinámica física de gases. Huntington, NY: Krieger, 1975.
  7. ↑ Entrevista a Walter C. Post, 1997, http://www.americanheritage.com/articles/magazine/it/1997/3/1997_3_20.shtml , consultado el 23 de enero de 2011, 2240.
  8. ↑ Walter Vincenti y William Newman. "Sobre un uso de la historia de la ingeniería en la ingeniería", Tecnología y Cultura. Volumen 48, número 1, enero de 2007, págs. 245-247.
  9. ↑ http://www.americanheritage.com/articles/magazine/it/1997/3/1997_3_20.shtml , consultado el 23 de enero de 2011, 2245.
  10. ↑ Bijker, Wiebe E., Thomas Parke Hughes y TJ Pinch. La construcción social de los sistemas tecnológicos : nuevas direcciones en la sociología y la historia de la tecnología. Cambridge, Mass.: MIT Press, 1987. pág. 69.
  11. ↑ Nota: a lo largo del libro se realizan muchas otras observaciones epistemológicas, incluyendo una alta concentración de ellas en el Capítulo 7.