ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. Θεσσαλίας Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Μηχανολογίας ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Κώστας Κιτσάκης Μηχανολόγος Μηχανικός ΤΕ MSc Διασφάλιση ποιότητας Επιστημονικός Συνεργάτης

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Γενικά περί Σχεδιασμού Μεθόδευση στο Σχεδιασμό Παράδειγμα εύρεσης λύσεων σε κατασκευαστικό πρόβλημα Είδη κατασκευών

3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Ρυθμός σχεδιασμού, κατασκευής και διάθεσης στην αγορά νέων προϊόντων ταχύτατος Αντικατάσταση ή τροποποίηση σε 5 χρόνια το 65% των σημερινών ηλεκτρομηχανολογικών προϊόντων Ελαχιστοποίηση χρόνου για την επεξεργασία ενός κατασκευαστικού προβλήματος Αυξανόμενες απαιτήσεις για καλύτερη ποιότητα, με περισσότερες δυνατότητες και μικρότερο κόστος Αύξηση των δυσκολιών και των προβλημάτων κατά τη σχεδίαση Αύξηση των απαιτήσεων για ειδικές γνώσεις και της απόδοσης των Μελετητών. 3

4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Η δημιουργία επιτυχημένων κατασκευών απαιτεί: μεγάλη εμπειρία έμφυτο ταλέντο διαισθητική σκέψη Διαισθητικός τρόπος εργασίας: Ιδέες που εμφανίζονται ξαφνικά στο υποσυνείδητο, έδινε και δίνει λύσεις ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: 1. Η σωστή ιδέα δεν μπορεί να εξαναγκαστεί να έρθει 2. Αποτέλεσμα εξαρτώμενο από τον Μελετητή 3. Περιορισμένες λύσεις στην ειδικότητα του Μελετητή, επηρεασμένες από προσωπικές προκαταλήψεις 4

5 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Τρόπος εργασίας πιο συνειδητός που να επιτρέπει τη σταδιακή επεξεργασία του προβλήματος. Βασίζεται στη συμπερασματική σκέψη. 5

6 Στο πλαίσιο της εργασίας ενός Μελετητή - Μηχανικού, η δημιουργία προϊόντων που να εκπληρώνουν τις προϋποθέσεις που έχουν τεθεί Τεχνολογικές, Υλικών κατασκευής, Οικονομικές, Περιβαλλοντολογικές, Νομικές, κτλ. ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Προϋποθέσεις 6

7 ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Αγγλικοί όροι: Engineering Design - System Engineering Η επεξεργασία ενός τεχνικού κατασκευάσματος από τη διαμόρφωση της δομής και της λειτουργικότητας του μέχρι την εκπόνηση των έτοιμων για την παραγωγή σχεδίων Μια πνευματική δημιουργική εργασία του Μηχανικού Προϋποθέτει ικανές γνώσεις σε: Μαθηματικά, Φυσική, Χημεία, Μηχανική, Ηλεκτροτεχνία, Τεχνολογία Υλικών, Κατεργασιών, κλπ. Προϋποθέτει γνώσεις και εμπειρία Είναι μια διαδικασία βελτιστοποίησης κάτω από προϋποθέσεις συνήθως αντικρουόμενες Καλή ποιότητα άλλα φθηνό, μικρό βάρος αλλά και μεγάλη αντοχή Ο Μηχανικός καλείται να λύσει το πρόβλημα και να δώσει συγκεκριμένα στοιχεία (προδιαγραφές) για την πραγματοποίηση της κατασκευής και για τη δημιουργία του προϊόντος 7

8 ΜΕΘΟΔΕΥΣΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ Σύνθετα προβλήματα υποδιαιρούνται σε επιμέρους (μικρότερα και ευκολότερα) προβλήματα Πολυπλοκότητα του Σχεδιασμού Κατασκευών > ανάπτυξη μεθόδων που το διαρθρώνουν σε μικρά, συνειδητά βήματα για πλήρη εποπτεία Βασίζεται σε μία συστηματοποιημένη & λογικά προγραμματισμένη πορεία εργασίας: Η βέλτιστη λύση επιτυγχάνεται σε σύντομο χρόνο, ακόμη και χωρίς εμπειρία και επιτυχημένα πρότυπα Εξασφαλίζονται αντικειμενικά κριτήρια και λύσεις που δεν εξαρτώνται από την τύχη ή την έμπνευση της στιγμής Έχει τη δυνατότητα να διδαχθεί, να εκμαθευτεί και να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με Η/Υ 8

9 ΜΕΘΟΔΕΥΣΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ Πλεονέκτημα η δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί και σε άλλους, μη τεχνικούς κλάδους. Γενικευμένο Πλαίσιο εργασίας Κατανόηση προβλήματος Βήματα / στάδια επίλυσης προβλήματος Σύγκριση μεθόδων / μεθοδολογιών Λήψη αποφάσεων Κατάληξη προβλήματος / Αποτελέσματα 9

10 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΥΡΕΣΗΣ ΛΥΣΕΩΝ Μέθοδοι που οδηγούν σε διαφορετικές λύσεις. Διαισθητική οδός: Μόνο σωστό αισθητήριο και έμπνευση της στιγμής Συμπερασματική οδός: Λογικά διαμορφωμένη διαδικασία και σωστή αιτιολόγηση Μελέτη και σχεδίαση ενός μικρού διπλού μοχλού Ταλαντώνεται στο σημείο Α, γύρω από έναν πείρο, στερεωμένο στο γραμμοσκιασμένο τοίχο Φέρει μια οπή στο σημείο Β Φέρει επιφάνεια με 2 σπειροτομημένες οπές στο σημείο C Γωνία στροφής είναι ±3 ο Δεν απαιτείται έλεγχος αντοχής Ο σταυρωτά διαγραμμισμένος χώρος πρέπει να παραμείνει ελεύθερος 10

11 1 η πρόταση Από μηχανικό που το πεδίο εργασίας του είναι οι κατασκευές βαρέων μηχανημάτων: ένα ισχυρό τεμάχιο από χάλυβα, πρεσσαριστό, σφυρήλατο ή χυτευτό ΔΙΑΙΣΘΗΤΙΚΗ ΟΔΟΣ 2 η πρόταση Από μηχανικό παραγωγής πολύ μικρού αριθμού τεμαχίων ή μεμονωμένων τεμαχίων: μια πολύ απλή κατασκευή από κοινή πρώτη ύλη 11

12 3 η πρόταση Από μηχανικό λεπτομηχανουργό: λεπτή και ευαίσθητη κατασκευή με χύτευση έγχυσης ή πίεσης, κατάλληλη για πολύ μικρές δυνάμεις ΔΙΑΙΣΘΗΤΙΚΗ ΟΔΟΣ 4 η πρόταση Από μηχανικό με εμπειρία στις ελαφρές κατασκευές: για τη μεταφορά της δύναμης χρησιμοποίησε δύο λεπτά λαμάκια που κόπηκαν από έλασμα πλάτους b 12

13 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΥΡΕΣΗΣ ΛΥΣΕΩΝ Συμπερασματική οδός: Δεδομένα προβλήματος (σχεδίαση μοχλού): Διαστασιολογικά ορισμένες τιμές των σημείων A, B, C Τα τεμάχια που τοποθετούνται στα A, B, C δεν ενδιαφέρουν, ενώ οι κινήσεις τους είναι σαφείς και μονοσήμαντες Στόχος: η μεταφορά με τον κατάλληλο τρόπο της κίνησης από το Α στο C ή αντιστρόφως Σταθερή σύνδεση μεταξύ των δεδομένων στοιχεία Α, Β, και C Πιο άκαμπτος μοχλός >>>> καλύτερη ποιότητα μεταφοράς της κίνησης 13

14 ΣΚΙΤΣΟ ΣΥΜΒΟΛΙΚΗΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ Όλες οι δυνατές λύσεις σχεδιασμού, όλων των προαναφερθέντων προϋποθέσεων σχεδιασμού 14

15 ΔΥΝΑΤΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΤΩΝ 3 ΣΗΜΕΙΩΝ Σχηματικά και συγκεκριμένα 15

16 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΥΡΕΣΗΣ ΛΥΣΕΩΝ 4 λύσεις από διαισθητική οδό >>> μορφή (2) Διατύπωση του προβλήματος: σχεδίαση ενός διπλού μοχλού που θα ταλαντεύεται γύρω από τον πείρο Α Σύγκριση και αξιολόγηση των 5 δυνατών λύσεων >>> η μορφή (5) διαθέτει τα περισσότερα πλεονεκτήματα 16

17 Διαφορετικές δυνατότητες υλοποίησης των 5 λύσεων που αφορούν: καταλληλότητα και κόστος του υλικού, μέθοδο κατασκευής, βάρος, εργαλεία, κόστος ιδιοσυσκευών, ημερομίσθια, κλπ. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 17

18 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΥΡΕΣΗΣ ΛΥΣΕΩΝ Δυνατότητες υλοποίησης της λύσης αυτής από πλευράς διαμόρφωσης και κατασκευής Πρεσσαριστό πλαστικό Ελαφρά κατασκευή 18

19 ΕΙΔΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Τρία βασικά είδη κατασκευών: 1. Νέες Κατασκευές (New Design) 2. Κατασκευές Προσαρμογής (Adjustment of Design) 3. Κατασκευές Μεταβολής (Variant Design) 19

20 ΝΕΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ Ανταποκρίνονται σε νέα προβλήματα και πραγματοποιούνται με βάση νέες αρχές λειτουργίας Προκύπτουν από: τη χρήση εντελώς νέων τεχνολογιών και αρχών λειτουργίας το συνδυασμό γνωστών τεχνολογιών και αρχών λειτουργίας μικρές αλλαγές γνωστών κατασκευών με νέες αρχές λειτουργίας 20

21 ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗΣ Χρησιμοποιούν γνωστές και δοκιμασμένες αρχές λειτουργίας, αλλά η διαμόρφωσή τους προσαρμόζεται σε νέα δεδομένα νέα κατασκευή για επιμέρους τεμάχια ή συγκροτήματα??? Βασικό ρόλο παίζουν θέματα: γεωμετρικά αντοχής παραγωγής χρήσης υλικών 21

22 ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ Μεταβολή του μεγέθους ή/και της διάταξης διαφόρων επιμέρους τεμαχίων και συγκροτημάτων, διατηρώντας όμως τις αρχές λειτουργίας της αρχικής κατασκευής Χαρακτηριστικό παράδειγμα κατασκευών μεταβολής είναι η δημιουργία νέας σειράς μειωτήρων 22