Architecton: Proceedings of Higher Education №2 (82) June, 2023

Higher professional education

The development of engineering design thinking in would-be industrial designers

УДК: 629.457.2
DOI: 10.47055/19904126_2023_2(82)_30

Abstract

В настоящее время молодое поколение все больше попадает в зависимость от виртуальной реальности, переставая понимать, как работают реальные механизмы и как устроена их конструкция. В такой ситуации дизайн-проектирование и инженерное конструирование становятся иллюзорными, превращаясь в красивые картинки, имеющие мало общего с реальностью.

Актуальность исследования состоит в необходимости демонстрации эволюции технического прогресса в области техники и транспортных средств, способствующей формированию художественно-конструкторского мышления школьников и будущих студентов, выбирающих промышленный дизайн как сферу будущей профессиональной деятельности. В современном мире эту функцию могут выполнять транспортные музеи, предметность и наглядность которых способствует систематизации знаний в образовательной сфере, формированию интереса к технической культуре. С точки зрения тематики, наибольший интерес в этом плане представляют музеи железнодорожного транспорта, составляющего основу транспортной системы нашей страны.

Проблема данного исследования заключается в нахождении баланса между виртуальным миром и реальным его воплощением, в поиске актуальных демонстрационных методов и технологий.

Исследовательская база работы:
- литература по истории индустриального дизайна, содержащая аналитический материал в области эстетического формообразования технических объектов (С.М Михайлов., В.Ф. Рунге);
- литература по теории и методологии дизайна (Г.Б. Минервин, В.Т. Шимко, А.В. Ефимов, Н.В. Воронов, Я.Е. Шестопал, Ю.Б. Соловьев, В.Ф. Сидоренко, Л.А. Кузьмичев);
- исследовательские работы в области дизайна железнодорожного транспорта и технических систем (Д.Ю. Назаров, Ю.С. Сомов, Е.Н. Лазарев).

Цель данной публикации – определение приемов, средств и методов передачи и закрепления конструктивного мышления у учащихся и студентов.

Задача исследования – выявить тенденции развития конструктивно-технологических и формообразующих аспектов железнодорожного транспорта.

Рассмотрим решение данной проблемы на примере организации экспозиции Челябинского музея железнодорожного транспорта, в которой представлена история становления и развития отечественной проектно-конструкторской школы инженеров железнодорожного транспорта. В 2020 г. музей, получивший название «Центр исторического наследия Южно-Уральской железной дороги (ЮУЖД)», открылся в оригинальном здании по адресу ул. Железнодорожная, 11. Проектировщики института «Челябжелдорпроект» буквально восприняли фразу «История развивается по спирали» и воплотили ее смысл в уникальной архитектуре. Согласно информации методиста Центра исторического наследия ЮУЖД Марины Пономарёвой, второго такого здания нет в России [1]. Экспозицию открывает мультимедийная интерактивная экспозиция с закрепленными по восходящей спирали экранами, на которых демонстрируется развитие инженерной мысли и стилевых направлений в формообразовании железнодорожных транспортных средств (рис. 1).

Рис. 1. Мультимедийная экспозиция в холле Центра исторического наследия ЮУЖД.
Источник: https://corporate-museum.ru/project/ad6651b1/ 

Следует отметить, что подобный прием организации экспозиции использован и в музее фирмы BMW (Мюнхен, Германия), где свободная спиралевидная планировка, символизирующая спираль истории фирмы, хорошо вписывается в общую концепцию музея – демонстрацию достижений фирмы и ее лидирующих позиций в автомобильной отрасли.

Главная тема экспозиции музея Центра исторического наследия ЮУЖД – эволюция отечественного железнодорожного транспорта, представленная в виде фотографий, макетов, мультимедийных интерактивных экспозиционных технологий, размещенных в здании музея, и реальных объектов на открытой площадке.

При ознакомлении с организацией экспозиции выявляется решающее влияние доминирующих тенденций в данный временнóй промежуток на решения в области техники, художественного конструирования и формообразования. Каждый сектор имеет собственное «лицо» и выдержан в стилистике соответствующего исторического периода [2].

Предпосылки развития железнодорожного транспорта в России создал паровоз Черепановых, построенный на Нижнетагильском заводе в 1834 г. (рис. 2). В музее экспонат представлен в виде макета с подробной деталировкой, в полной мере отражающей внешний вид и особенности конструкции прототипа. Форма паровоза статична и решена в архитектурном стиле, «достаточно распространенном на начальном этапе индустриального формообразования» [3]. Каждый элемент воспринимается сам по себе, имеется инженерно-техническая компоновка функциональных частей без их композиционного согласования. Будучи принципиально новым техническим объектом, паровоз Черепановых семантически связан с формами близких по функции объектов, характерных для начала XIX в. Отметим, что «многие новые формы в момент возникновения основываются на старых, хорошо известных формах» [4].

Рис. 2. Макет паровоза Черепановых. Центр исторического наследия ЮУЖД.
Фото В.А. Курочкина

Темпы почти двухсотлетней эволюции железнодорожных транспортных средств в нашей стране не отличались стремительностью, характерной для западных стран, и определялись не столько модными тенденциями в формообразовании, сколько эстетической целесообразностью и развитием технологической базы. От первого паровоза, прослужившего недолго и забытого впоследствии, под влиянием зарубежных аналогов российские конструкторы перешли к более крупным и мощным машинам. Изменился внешний вид локомотивов и пропорции составных частей. Макет паровоза серии С (рис. 3), выпускавшегося с 1910 по 1919 г. [5], наглядно демонстрирует нововведения в формообразовании этих машин: появилась будка машиниста, тендер для топлива, прожектор, котел стал значительно больше, усовершенствовалась конструкция ходовой части.

Рис. 3. Макет паровоза С-3. Центр исторического наследия ЮУЖД. Фото В.А. Курочкина

Появление автоматической тормозной системы Вестингауза привело к созданию отечественной системы грузовых и пассажирских перевозок и развитию железнодорожной инфраструктуры в виде новых трасс, вокзалов и мостов, новых типов вагонов. В экспозиции музея представлен макет пассажирского вагона начала XX в., предназначенный для перемещения населения из центральных районов России в Сибирь (рис. 4). Макет дает представление об уровне комфорта в «жестком» типе пассажирского вагона тех лет, выполнен с подробной проработкой деталей конструкции вагона, с демонстрацией компоновки внутреннего пространства и особенностями размещения пассажиров, в качестве важных технических новшеств представлены системы парового отопления и вентиляции.

Рис. 4. Макет пассажирского вагона «жесткого» типа конца XIX в.
Центр исторического наследия ЮУЖД. Фото В.А. Курочкина

В военные годы конструкция железнодорожных транспортных средств дополнялась элементами внешней защиты в виде плоских бронелистов – так появились бронепоезда с геометрическими формами, которые позволяли делать их производство более технологичным. В качестве бронепаровоза, представленного на макете бронепоезда (рис. 5), применялся забронированный паровоз серии Ов. Паровоз имел сравнительно малый размер и большой запас бронирования, отличался технологичностью в производстве, ремонтопригодностью и неприхотливостью в эксплуатации (работал на углях низкой калорийности, торфе, мазуте, дровах). Эстетически свойства надежной транспортной машины предельно ясно выражены в рациональных внешних формах.

Рис. 5. Макет бронепоезда. Центр исторического наследия ЮУЖД. Фото В.А. Курочкина

На искусно выполненных учебных плакатах подробно и доходчиво прорисованы конструктивные особенности устройства паровозов предвоенных лет серии ИС («Иосиф Сталин) и ФД («Феликс Дзержинский») (рис. 6). Ходовая часть локомотивов, отличавшаяся большим количеством ведущих колес и колесных пар, обеспечивала высокую тягу и способствовала снижению нагрузки на железнодорожное полотно. Был механизирован процесс подачи угля в топку паровоза. В эстетике паровоза серии ИС прослеживаются черты аэродинамического стиля с характерными обтекаемыми формами. Социокультурный аспект нашел отражение в названиях локомотивов и в знаковой символике в виде красной пятиконечной звезды на фронтальном листе корпуса.

Рис. 6. Плакаты общего вида (конструктивного устройства) паровозов типа 1-4-2 серии ИС и типа 1-5-1 серии ФД
из экспозиции музея Центра исторического наследия ЮУЖД

Реальные образцы локомотивов (рис. 7, 8), наряду с коллекцией паровозов, электровозов, различного рода вагонов и специального подвижного состава, представлены на открытой площадке музея. Важная особенность данной экспозиции – возможность рассмотреть представленные артефакты с любой точки зрения, интересующей посетителя, ощутить фактуру материалов, оценить реальные размеры экспонатов, соотношения их внутренних и внешних объемов, в полной мере ощутить эстетическое совершенство и красоту технических решений.

Рис. 7. Паровоз серии Су (натурный образец). Центр исторического наследия ЮУЖД. Фото В.А. Курочкина	Рис. 8. Паровоз серии ФД (натурный образец). Центр исторического наследия ЮУЖД. Фото В.А. Курочкина

Тенденция развития дизайна железнодорожного транспорта представлена на макетах локомотивов и подвижного состава нового поколения. Внедрение электропередачи вместо механической радикально повлияло на изменение внешнего вида тягового подвижного состава, представленного в экспозиции макетом моторной секции дизельного магистрального тепловоза 2ТЭ116 (рис. 9). В конструкции ходовой части исчезли массивные подвижные элементы, на ведущих колесных тележках появились электродвигатели, позволявшие плавно регулировать обороты и крутящий момент. В результате перевода тепловоза на дизельное топливо исчез тендер, появилась возможность вынести кабину машиниста вперед и повысить обзорность. Внедрение новых технологий и компоновочных решений обусловило бóльшую рациональность и цельность формы тепловоза.

Рис. 9. Макет моторной секции магистрального грузового тепловоза 2ТЭ116 с электропередачей.
Центр исторического наследия ЮУЖД. Фото В.А. Курочкина

Внедрение новых материалов и технологий привело к появлению вагонов с цельнометаллическим корпусом, улучшенной теплоизоляцией, остеклением и вентиляцией, системой водоснабжения и сантехническим оборудованием, что позволило значительно повысить их комфортность. Формирование системы фирменных поездов, отличавшихся повышенной комфортностью, привело к новациям в области цветографических решений, позволяющих идентифицировать данную категорию поездов в общей инфраструктуре пассажирских перевозок (рис. 10).

Рис. 10. Макет пассажирского вагона в цветах фирменного поезда «Южный Урал».
Центр исторического наследия ЮУЖД. Фото В.А. Курочкина

В настоящее время РЖД активно внедряет электронику и искусственный интеллект в работу управляющих, контролирующих и обучающих систем железнодорожного транспорта. В экспозиции музея, отражающей современные тенденции развития железнодорожной отрасли, широко представлены мультимедийные технологии, предназначенные для интерактивного погружения в функциональную среду. Особый интерес представляет тренажер электропоезда «Ласточка», в котором посетители музея могут попробовать себя в роли машиниста (рис. 11).

Рис. 11. Тренажёр электропоезда «Ласточка» в Центре исторического наследия ЮУЖД:
1 – экстерьер тренажера. Источник: https://geocaching.su/?pn=101&cid=25677 ;
2 – интерактивная кабина тренажера. Фото В.А. Курочкина

Тренажер спроектирован с высокой степенью имитации поездной обстановки и воспроизведением фонового шума работы механизмов. На лобовом стекле с высокой достоверностью отображаются пути, стрелочные переходы. Все это вместе способствует полному виртуальному погружению посетителей в процесс управления локомотивом. Данный экспонат демонстрирует современные тенденции интеграции цифровых автоматических систем в железнодорожную транспортную инфраструктуру, где одним из ключевых факторов дизайна становится искусственный интеллект.

Музейная экспозиция наглядно показывает, что железнодорожный транспорт как системный объект дизайна, «характеризующийся множеством взаимосвязей между его компонентами» [6], находится в постоянном развитии. Факторами этого развития являются качественные изменения в социокультурном пространстве, «новые принципы, закономерности и открытия, получающие новое формально-структурное воплощение» [7].

Учитывая, что Урал – одна из ключевых индустриальных площадок России в области проектирования и производства железнодорожной техники, тематика дизайна железнодорожных транспортных средств является актуальной в программе подготовки студентов кафедры индустриального дизайна Уральского государственного архитектурно-художественного университета им. Н.С. Алферова. Помимо преподавания, на протяжении почти двух десятков лет коллектив кафедры занимается реальным проектированием в области железнодорожного транспорта в системе РЖД (рис. 12, 13).

Рис. 12. Локомотив маневровый аккумуляторный. Дизайнер В.Г. Быстров

Рис. 13. Многофункциональный электронный тренажер машиниста «Торвест – УТКМ».
Дизайнеры В.Г. Быстров, Е.А. Быстрова. Фото В.Г. Быстрова

Положительный опыт взаимодействия показал, что в проектной деятельности «чрезвычайно важным является такое функциональное звено, как проектное исследование, задача которого – продуцировать знание об объекте, необходимое для формирования проектной концепции» [8]. Включение объекта в ситуацию выставки – один из эффективных методов проектного исследования. «Речь идет о мысленном включении проектируемого объекта в ряд вещественных образцов культуры, о поиске аналогов, о построении предметных сюжетов, сочетаний, композиций, которые не встречаются в реальности, а создаются обычно в искусственной ситуации выставки». Используемый нами в учебном процессе, этот метод «несет в себе большой эвристический заряд, способствует направлению проектного поиска и формулированию проектного замысла» [9]. Организованная таким образом проектная работа отличается высокой результативностью и способствует формированию необходимых для индустриального дизайнера компетенций и решению задачи профессиональной востребованности выпускников. Примером тому являются дипломные работы студента Алексея Кайгородова (рис. 14, 15), продолжающего свою профессиональную деятельность в качестве одного из ведущих дизайнеров в конструкторско-инжиниринговом центре холдинга «Синара – Транспортные машины».

Рис. 14. ВКР «Локомотив Маневровый Контактно-Аккумуляторный» (бакалавриат).
Дизайнер А.М. Кайгородов. Руководители: доц. В.Г. Быстров, проф. В.А. Курочкин

Рис. 15. Гуманизация железнодорожного транспорта. Высокоскоростной электропоезд: магистерская ВКР.
Авт. А.М. Кайгородов. Рук.: доц. В.Г. Быстров, проф. В.И. Исаченко, проф. В.А. Курочкин

Согласно «Транспортной стратегии страны» на ближайшее десятилетие спрогнозированы следующие актуальные тенденции железнодорожной инфраструктуры: внедрение современных технологий; расширение железных сетей; цифровизация; автономное управление; обновление транспортного парка и экологичность. На их основе будут предложены эффективные и интересные дизайн-решения для перспективного проектирования российских железнодорожных транспортных средств [9].

«Создание нового образа поезда должно соответствовать как современным требованиям, так и отражать тенденции будущего развития общественного транспорта, учитывать возможность последующей модернизации» [10].

Сегодня технические музеи становятся неотъемлемой частью познавательного и образовательного процесса. Сочетание в экспозиции Центра исторического наследия Южно-Уральской железной дороги реальной техники, макетов, фотографий и артефактов, мультимедийных и интерактивных экспонатов максимально наглядно демонстрирует эволюцию технического прогресса в области железнодорожной техники и транспортных средств, способствует развитию и закреплению конструктивного мышления школьников и студентов и несет в себе большой эвристический потенциал.

References

1. corporate-museum.ru/project. Center for Historical Heritage of the South Urals Railways. Available from: https://corporate-museum.ru/project/ad6651b1/  (in Russian)

2. www.kommersant.ru. Amazing collection in a unique building – the South Urals Railways Historical Heritage Center. Available from: https://www.kommersant.ru/doc/4743490  (in Russian)

3. Mikhailov, S.M. (2004) Design history. Vol. 1. 2nd ed. Moscow: Russian Union of Designers. (in Russian)

4. Runge, V.F. (2006) History of design, science and technology. Book. 1. Moscow: Architecture-S. (in Russian)

5. railtrain.pro. (2021) Steam locomotive C. Available from: https://railtrain.pro/s (in Russian)

6. Minervin, G.B., Shimko, V.T., Efimov A.V et al. (2004) Design. Illustrated reference dictionary. Moscow: Architecture-S. (in Russian)

7. Ravens. N.V., Shestopal, Ya.E. (1972) Aesthetics of technology (essays on history and theory). Moscow: Soviet Russia. (in Russian)

8. Solovyov. Yu.B., Sidorenko, V.F., Kuzmichev, L.A. et al. (1983) Methods of artistic design. Moscow: VNIITE. (in Russian)

9. Transport strategy of the Russian Federation for the period up to 2030 with a forecast for the period up to 2035. Available from: https://rosavtodor.gov.ru/docs/transportnaya-strategiya-rf-na-period-do-2030-goda-s-prognozom-na-period-do-2035-year   (in Russian)

10. Nazarov, D.Yu. (2007) Evolution of design and factors in the design of high-speed passenger trains in the context of historical development. PhD. Dissertation (Art Studies) 17.00.06. Available from: https://www.dissercat.com/content/evolyutsiya-dizaina-i-faktory-formoobrazovaniya-vysokoskorostnykh-passazhirskikh-poezdov-v-k   (in Russian)

Citation link

Kurochkin, V.A., Bystrov, V.G., Bystrova, E.A. The development of engineering design thinking in would-be industrial designers[Online] //Architecton: Proceedings of Higher Education. – 2023. – №2(82). – URL: http://archvuz.ru/en/2023_2/30/  – doi: 10.47055/19904126_2023_2(82)_30

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons "Attrubution-ShareALike" ("Атрибуция - на тех же условиях"). 4.0 Всемирная