Генерирање на Концепти

Transcript

1 Час #7 (Дел 1) Генерирање на Концепти Recommended study materials in addition to these lecture notes: Text : The Mechanical Design Process 4 th edition by David G. Ullman Chapter 7, Pages: Prof. REMON POP-ILIEV, Ph.D., P.Eng. UOIT-Faculty of Engineering and Applied Science Fridays, 01:00-04:00 PM, Room: 310

2 1. ВОВЕД

3 Основни Посматрања: Генерирање Концепти Доволно детали морат да бидат развиени за да обезбедат функционалност на концептот/идеата. Практични Совети за генерирање концепти: Генерирарј повеќе концепти (наместо да генерираш една идеа за да се произведе). Користи дивергентна-конвергентна филозофија за дизајн. Прошири го проблемот со повеќе решенија пред да биде стеснет изборот на едно финално решение. Да се намалат промени одпосле, 20-25% од времето треба да биде искористено за генерирање концепти (наместо 15% како што е случај во индустријата денес). Фокусирај се на декомпозиција на функции (за детално да се одберат функицските побарувања). Фокусирај се на генерирање на варијанти на концептот (се стреми во претварање на функциите во концепти). Slide 3

4 The 4 th Phase: Conceptual Design Истражување на производот Генерирање концепти Планирање на проектот Споредба на концепти Усовршување на концепти Дефинирање на продуктот Конструирање на концепти Документирај и комуницирај Усовршување на планот Производство на продуктот Усовршување на концепти До дизајн на продукт Подршка за продуктот Завршување на проект Slide 4

5 Концептуалниот Дизајн се фокусира на Функцијата Концепт е идеа која е доволно развиена да ги вреднува физичките принципи кои владеат со неговото однесување. Продукт концепт е рецепт од технологијата, правила на функционирање, и формата на производот. НИЕ МОРАМЕ ДА ЈА РАЗБЕРЕМЕ ФУНКЦИЈАТА НА ПРОИЗВОДОТ, ПРЕД ДА МУ ЈА КРЕИРАМЕ ФОРМАТА. КОНЦЕПТУАЛНИОТ ДИЗАЈН СЕ ФОКУСИРА НА ФУНКЦЈАТА! КОНЦЕПТ Е ДОНЕСУВАЊЕ НА ФУНКЦИИ. ФОРМА (АРХИТЕКТУРА) ЈА СЛЕДИ ФУНКЦИЈАТА. Концептите можат да бидат претставени во повњќе форми: Семантички (пр., општ текстуален опис) Графички (пр., груба 2D скица или 3D модел; дијаграм) Аналитички (пр., сет од калкулации) Физички (пр., функционален концепт прототип; глинен или хартиен модел) Slide 5

6 Зошто е важен добар концепт? Добар концепт мора да е усовршен доволно да ги има во предвид: Технологијата потребна да се реализира. Својата основна архитектура (форма, структура, модуларност). Производливост (до одреден степен). Добар концепт создава доверба во тимот. Целата палета на алтернативи е истражена. Ја редуцира можноста од евентуални идни несакани изненадувања: Супериорен концепт изваден покасно во развојниот процес. Конкурентен пласира производ со драмитично подобри карактеристики. Доведува до квалитетни производи кои го задоволуваат потрочувачот. Функционира онака како е замислен Ги задоволува стандардите (QFD; Product Definition Design Process Phase 3) Успешно се комерциалиира Slide 6

7 Пример: На производот му е потребно пронаоѓање Airboat Builder (November 1986) Slide 7

8 Едноставен пиштол за пополнување Slide 8

9 Прв прототип на Bar стегата Slide 9

10 IRWIN Quick Grip представена март 1989 Slide 10

11 Детали како Jam Plate работи Where: h p >h b Where: θ= 5-10 Slide 11

12 2. РАЗБИРАЊЕ НА ФУНКЦИИТЕ НА ПОСТОЕЧКИТЕ ПРОИЗВОДИ

13 Дефинирање на Функција Функција е логичен проток на енергија (вклучувајќи ги и статичните сили), материјал, или информација помеѓу објектите или промена на состојбата на објектот предизивикана од еден или повеќе од протоците. Функцијата се поврзува со проток на енергија Типови енергија во електромашинскиот систем: механичка, електрична, флуидна, и термална Како тие течат низ системот, тие типови енергија можат да ја менуваат состојбата, односно: тие можат: да се чуваат, трансформираат, доставуваат, и растураат. Овие се акциите на компонентите на склопот во системот. Slide 13

14 Дефинирање на Функција Функцијата поврзана со проток на материјал. Through-flow (или зачувување на материјал)- дејствување врз материјалот за да ја промени позицијата или формата (позиција, подршка, поместување, ротација, водење). Diverging-flow поделба на материјалот на две или повеќе тела (демонтирано, раздвоено). Converging flow склопување или поврзување на материјалите (миксање, закачување, позиција во однос на). Функцијата поврзана со проток на информации. Информацијата генерални се користи како дел од автоматски контролен систем или во сооднос со човечки оператор. Механички сигнали Електрични сигнали Софтвер Slide 14

15 Ве Mолам Запомнете ФУНКЦИЈАТА СЕ СЛУЧУВА ПРИМАРНО ВО СПОЈКИТЕ ПОМЕЃУ КОМПОНЕНТИТЕ! Slide 15

16 Техника на Декомпозиција на Функциите Целта на моделирањето на функциите е да го разложи проблемот на проток на: енергија, материјали, и информации. Техниката на декомпозиција на функциите е многу корисна во развојот на нови производи. Форсира детално разбирање уште на почетокот на проектот, на што треба идниот производ треба да прави. Оваа техника може да се користи и во итеративно со QFD за да може подобро да се разбере проблемот. Ќе бидат демострирани преку: Оргинални примери со дизајн проблеми: Quick grip, BikeE Комплексни примери од редизејнирани проблеми: GE CT Scanner, Space shuttle aft field joint Slide 16

17 Реверзибилно Инженерство и Негови Чекори Реверзибилно инженерство е метод за да се разбере како производот (постоечки дел) работи. Реверзибилно инженерство, декомпозиција на функиите или benchmarking се добра пракса. Тие не ги игнорираат безбројното време кое било инвестирано во развивањето на производот. Во контраст, NIH (не иновирано овде) политиката е лоша практика. 3 Чекори на Реверзибилно инженерство : Чекор 1: За целата машина, истражи поврзувања со други објекти. Чекор 2: Одстрани една компонента за подетално разгледување. Чекор 3: Истражи го секое поврзување за да се пронајде протокот на енергија, информации, или материјали. Slide 17

18 Внатречните делови на Quick Grip Slide 18

19 Силите на Quick-Grip телото Slide 19

20 Slide 20

21 Ве Молам Запомнете ЕДНАШ КОГА ФУНКЦИЈАТА Е РАЗБРАНА, ПОСТОЈАТ МНОГУ МЕТОДИ ДА СЕ ГЕНЕРИРААТ КОНЦЕТИ ШТО ЌЕ ЈА ЗАДОВОЛАТ ФУНКЦИЈАТА. КОНЦЕПТИТЕ СЕ ОРУДИЕ ЗА ОБЕЗБЕДУВАЊЕ НА ФУНКЦИИ! Slide 21

22 Вежба: Функционална Декомпозиција на Спајалица Slide 22

23 Горниот Склоп на Спајалицата Slide 23

24 Сили на Горниот Склоп Slide 24

25 3. ТЕХНИКА ЗА КОНСТРУИРАНЊЕ СО ФУНКЦИЈА

26 Чекори за Конструирање со Функција Чекор 1: Пронајди ја општата фунцкија која треба да се постигне. Чекор 2: Креирај објаснување на подфункциите. Чекор 3: Подреди ги подфункциите. Чекор 4: Прочисти ги подфункциите. Slide 26

27 ЧЕКОР 1: ПРОНАЈДИ ЈА ОПШТАТА ФУНКЦИЈА КОЈА ТРЕБА ДА СЕ ПОСТИГНЕ

28 Општата функција и креирање на Црна Кутија Цел е да се креира единечна изјава на општата функција на основа на побарувањата на потрошувачите. Сите конструкторски проблеми имаат една или две најважни функции. Тие мораат да бидат разложени на поедноставни параграфи и да бидат ставени во црната кутија. Влезовите во црната кутија се енергијата, материјалите и информациите кои протекуваат во границите на системот. Излезите се она што протекува од системот. Slide 28

29 Упатсва за Наоѓање на Општата Функција Енергијата мора да се урамнотежи. Колку енергија ќе влезе во системот, толку енергија треба да излезе или пак да биде зачувана во системот. Материјата мора да се урамнотежи. Материјалите кои поминуваат преку границите на системот мораат, како енергијата, да е урамнотежена. Сите објекти кои се допираат и се познати, фиксните делови од системот мора да се идентификуваат. Како ќе знае корисникот дека системот функционира? Одговорот на оваа прашање ќе помогне за пронаоѓање на протокот на информациите кои се важни. Користи глаголи со акција да го изразиш протокот. Slide 29

30 Машинските Дизајн Функции се прикажани користејќи зборови кои подразбираат акција Slide 30

31 Примери на Примарни Функции Примарна функција на еднорачната стега: Да ја трансформира рачната сила на раката во контролирана сила способна за стегање на објекти. Примарна функција на X-ray CT скенер: Да ја конвертура електричната енерија во слика од органите на пациентот (Во поширока смисла: целиот CT Скенер, компјутер, и софтвер) или Да ја конвертира електричната енергија во сигнал кој содржи информации за сликата од органите на пациентот (Во потесна смисла: Само направата.) Slide 31

32 Top Level Црна Кутија за One-Handed Bar стега Раката на корисн икот Сила на рачно стегање Трансформирање на силите Сила на стегање Објектите се стегнати Slide 32

33 Пронаоѓање на Општата Функција BikeE Suspension Пример Формулација 1: Трансформирај ги силите пренесени помеѓу тркалото и синџирот, и рамката и велосипедот Формулација 2: Пренеси ги силите помеѓу синџирот на тркалото и рамката и абсорбирај високи товари помеѓу тркалото и рамката Границите на дизајн проблемот на амортизирачкиот систем се: the тркалото, ременот и рамката на велосипедот. Примарен тип на проток е протокот на енергија. Slide 33

34 Пронаоѓање на Општата Функција Space Shuttle Challenger Aft Field Зглоб Пример Главната функција на зглобот е да ги спои сегмените заедно Забелешка: Декомпозиција на подфункции од главната функција е таа која доведува до разбирање на зглобот. Burns from the center onward! Slide 34

35 ЧЕКОР 2: ОБЈАСНИ ГИ ПОДФУНКЦИИТЕ

36 Разложи ја Општата Функција Целта е да се реазложи општата функција. Ова значи: 1. Пронајди ги потребните подфункции 2. Организирај ги пронајдените подфункции Секоја развиена подфункција ќе покаже: Објект чија состојба се променила. или Објекет кој има добиено енергија, материјал или информација од друг објект. Корист од разложување на Општата Функција: I. Прво, резултирачкото разложување го контролира барањето на решение на конструкторскиот проблем со форсирање на конструкторот да целосно ја разбере најпрво функцијата. (Запамти: Концептите ја следат функцијата, а производот го следи концептот.) II. Второ, поделбата на пофини функционални детали води до подобро разбирање на конструкторскиот проблем. III. Трето, разложувањето може да води до сознаиние дека некои веќе постоечки компоненети можат да обезбедат некоја од функциите кој се бараат. Slide 36

37 Упатства за Разложување на Функциите Земи во предвид Што, не Кој. Само што треба да се случи (функцијата) треба да се зема во предвид Детална форма и структурно-ориентирано како мислење мора да се потиснат во ова време бидејќи деталите се додаваат покасно. Користи само објекти опишани во спецификациите на проблемот или во општата функција. Со тоа ги избегнуваш нови компоненти притаени во производот без знаење. Разложи ја функцијата колку што е можно подетално. Дозволи секоја функција да представи промена или трансформација во протокот на материјал, енергија или информација. Имај ги во предвид сите секвенци на операцијата. Многу е ефективно да се размислува за секоја функција во релација со нејзината подготовка, корист и заклучок. Користи стандардно обележување кога е возможно (пр., електрични кола, цевководни системи). Не постои стандарден начин на одбележување за општ механички дизајн на производи. Slide 37

38 Креирање на Објаснувања на Подфункциите BikeE Suspension пример Претставување на силите кои дејствуваат на затегање на ременот, тркалото буткајќи напред, и рамка оптоварена на системот за амортизација да балансира надвор од другите две сили. Забелешка: Во предходниот BikeE дизајн без амортизери, силите од затегање во ременот не беа пресметани. Конструкторскиот тим е фокусиран на тоа како енергијата влегува и излегува во системот и што треба да и се случи на енергијата. Тие го поделија трансферот на енергија на грижа за големите нерамнини и малите нерамнини! Енергетскиот акумулаотр е поделен на енергетската дисипација пружината од пригушувачот. Секундарни функции (браник и сили на кочење). The forces of the suspension system. Slide 38

39 Креирање на Објаснувања на Подфункциите Space Shuttle Challenger Aft Field Joint Example Првиот степен на разложување ги зема во предвид подготовките, користа и заклучокот на функцијата на зглобот. Забелешка: За подготовка глаголот овозможи е искористен. Slide 39

40 ЧЕКОР 3: РЕДОСЛЕД НА ПОДФУНКЦИИТЕ

41 Правила за Подредување на Подфункциите Целта на овој чекор е подредување на функциите најдени во Чекор 2 на извршување на целокупната функција во Чекор 1. Токовите мора да бидат логички или временски подредени. Декомпозиција на секвенци на дејствување на корисникот. Излезот на една функција е влез во друга Декомпозиција со клучни потреби на купувачот Непотребните функции мора да бидат идентификувани и комбинирани. Функции кои не се во рамките на границата на системот мора да бидат елиминирани. Енергијата и материјата мора да се конзервираат како што течат низ системот Влезовите на секоја функција мора да се пресметуваат преку излезите на претходната функција. Slide 41

42 Функционална декомпозиција: Едно-рачна Bar Clamp (Објаснување на креирањето на подфункции) Slide 42

43 Функционална декомпозиција: CT Scanner (Објаснување на креирањето на подфункции) Slide 43

44 Функционална декомпозиција за Системот за амортизација Slide 44

45 The Space Shuttle Aft Field Joint Функционална Декомпозиција Even better: Assemble the segments Slide 45

46 ЧЕКОР 4: РАФИНИРАНИ ПОДФУНКЦИИ

47 Рафинирани Подфункции Целта на овој чекор е разложување на структурата на подфункциите колку што е можно. Ова значи разгледување на секоја подфункција и да се види дали тоа може да биде понатаму поделена во подподфункции. Ова разложување продолжува се до една од двете значење: 1. Развиени се Atomic" функции или 2. Нови објекти се потребни за дополнително рафинирање. Терминот атомска имплицира дека функцијата може да се исполни со постоечките објекти. Slide 47

48 Прочистена Функционална декомпозиција (За претварање на Електричната енергија на X-зраците на CT скенер.) Slide 48

49 Рафинирана Функционална Декомпозиција за Системот за Амортизација Refining the subfunctions Slide 49

50 The Space Shuttle Aft Field Joint Рафинирана Функционална Декомпозиција Even better: Assemble the segments Refining the subfunctions Slide 50

51 4. ОСНОВНИ МЕТОДИ НА ГЕНЕРИРАЊЕ КОНЦЕПТИ

52 Методи за генерирање на концепти Основни методи Аналогија Методи за генерирање на концепти Логички методи Морфолошки метод Slide 52

53 Основни Методи за Генерирање на Концепти Овие методи се базирани на знаење на функциите. Brainstorming Методот (brainwriting) Користење на аналогија во конструирањето Прашање: што друго дава оваа функција? По аналогија, птиците ги мафтаат крилата за да полетаат, па со мафтањето со крила би требало и луѓето да летаат (погрешно) Употреба на екстреми и инверзии Димензијата станува нула или бесконечност Стави го она што е на врвот на дното или обратно Земи го она што е внатре и направи го тоа надвор или обратно Направи го круто флексибилон или обратно А линеарно движење може да се оствари речиси со многу голем лак Конвертирај ја правата во крива Референтни книги и списанија Да помогнат експерти да се генерираат концепти Производствени каталози Производни претставувања The Thomas Register ( Slide 53

54 Brainstorming Slide 54

55 Brainstorming Дефиниција Brainstorming е техника за помагање на креативноста каде луѓето се обучуваат НЕ да ги критикуваат било каквите идеи што произлегуваат од вежбата, по пат на суспендирање поради недоверба. Вообичаените brainstorming сесии вклучуваат состанок на тим луѓе, презентирајќи им го проблемот на кој се бара решенија и обучувајќи ги нив дека идеите не се критикуваат за времетраењето на давањето на идеи за решенија на проблемот. После истекот на времето, може да дојде на ред евалуацијата и дополнителната дискусија, но одделувањето на почетното производство на идеи од нивната дискусија. Критика и евалуација може да има позитивен ефект на групата луѓе дозволувајќи им на поединци да дадат идеи кои сепак се далеку од предмето но и тие може да бидат занемарени во нормална средина. Slide 55

56 Према тоа, brainstorming е: 1. Конференциска техника со која групата напаѓа кон наоѓање на решение за специфичен проблем со собирање на сите идеи спонтано дадени од членовите (Alex Osborn) 2. Процес дизајниран да се добие максимален број на идеи во однос на специфична област од интерест. 3. Техника која ги максимализира можностите за генерирање на нови идеи. 4. Каде групата на луѓе става социјална забрана и правила со исклучок на целите за генерирање на нови идеи и решенија. 5. Време посветено за генерирање на голем број на идеи без оглед на нивната првична вредност. 6. Еден дел од решавање на проблемот со кој вклучува создавање на нови идеи со укинување пресудата. 7. Создавање на оптимална состојба на умот за генерирање на нови идеи. 8. Слободно здружување на различни идеи за формирање на нови идеи и концепти. Slide 56

57 Можен ток на Brainstorming Slide 57

58 Патот до Вистински Иновативни Идеи Ќе се постигне плато после почетните очигледни или безбедни решенија кои се први понудени. Према тоа, некој ќе излезе со "ризичното" решение, со што ќе започне една цела нова серија на идеи. Клучно е да се излезе со голем број на идеи! Колку повеќе ќе се придонесе, поголема е шансата да се постигнат вистински иновативни идеи наспроти отседнувањето со безбедни вообичаени решенија кои помалку генерираат идеи. Slide 58

59 The (brainwriting) Method (1) Brainwriting е тивок, напишани генерирани идеи во групата. Тоа беше популарно во Германија во 70-тите (иако тоа не може да има оргиналност овде). Чекор 1: Сите членови од тимот би требало да околу маса. Оптимален број на учесници е"6" како името на методот. Во пракса, овде може да бодат 3 или 8. Чекор 2: Секој член од тимот зема празен лист од харија и го дели на три колони со цртање на линија надолу по неговата должина. Следно, секој член од тимот запишува 3 идеи за како да се исполннат одредени договорени функции, една во горниот дел на секоја колона. Бројот на идеи е is the "3" во методот. Овие идеи може да бидат скицирани или напишани како текст. Тие мора да бидат јасни доволно да другите може да разберат кои се важни аспекти на концептот. Slide 59

60 6-3-5 (brainwriting) Метод (2) Чекор 3: После 5 минути на работа на концептите, листовите на хартија се заменуваат во десно. Времето е "5" како во името на методот. Членовите на тимот сега имаат 5 минути да додадат 3 или повеќе идеи на листот. Ова би требало да биде завршено после проучување на претходните идеи. Тие може да се градат на или игнорираат како што се гледа напред. Slide 60

61 Brainwriting Илустрација Интеракција со множество од страни 5 до 10 минути Три возможни акции Согласување Несогласување Нов поглед Brainwriting зема околу 1 час Slide 61

62 6-3-5 (brainwriting) Метод (3) Лист хартија поминува 5-минутен интервал, каде секој член од тимот добива да го види влезот на секој од другите членови, и идеите кои се развиваат се само мешавина на најдоброто. После поминувањето на листот хартија низ секој од учесниците, тимот може да дискутира за резултатите за пронаоѓање на најдобрите можности. Забелешка: Овде би немало вербална комуникација помеѓу членовите од тимот во оваа техника па се до крајот. Ова правило форсира интерпретација на претходните идеи само од она што е на листот хартија, и можно додавање на нови сознанија и исто така елиминирачка евалуација. Slide 62

63 Обични Dysfunctions за времетраење на генерирањето на концепти Посматрање на само 1 или 2 концепт алтернативи Неуспехот да се разгледува и да се испитаат постоечките решенија поврзани и неповрзани со дизајнот на производот. Неуспехот да се интегрира во надежни парцијални решенија. Вклучување на само 1 или 2 луѓе кој резултира со недостаток на доверба и посветеност од страна на остатокот од тимот. Неуспехот да се разгледа целосно по категории на решенија. Slide 63

64 ПРОДОЛЖУВА!