ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Σχεδιασμός Κατασκευών Ενότητα 4: Αναζήτηση Λύσεων Δρ Κ. Στεργίου Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε.
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3
Σκοποί ενότητας Στην 4η Ενότητα οι φοιτητές διδάσκονται και μελετούν την έννοια της αναζήτησης λύσεων. Για την αναζήτηση λύσεων είναι σκόπιμο να χρησιμοποιούνται, κατά προτίμηση, κύριες λειτουργίες που είναι καθοριστικές για την ολική λύση και για τις οποίες δεν υπάρχει ήδη κάποια αρχή λύσης. Εδώ θα πρέπει να τονισθεί ότι από την αναζήτηση λύσεων πρέπει να προκύψουν πολλές παραλλαγές λύσεων (πεδίο λύσεων). Ένα πεδίο λύσεων μπορεί να συγκροτηθεί από παραλλαγές των φυσικών φαινομένων και της διαμόρφωση 4
Περιεχόμενα ενότητας Ολική & Επιμέρους Λειτουργίες Μηχανής Ελέγχου Δοκιμών Συμβατικά Βοηθητικά Μέσα Ολική Λειτουργία Επι μέρους Λειτουργίες Διαισθητικές Μέθοδοι Συστηματική Εξέταση Φυσικών Φαινομένων Γενική Συγκρότηση Μητρών Ταξινόμησης 5
Ολική & Επιμέρους Λειτουργίες Μηχανής Ελέγχου Δοκιμών 6
Ολοκληρωμένη Δομή Λειτουργίας για την Ολική Λειτουργία 7
Ολική λειτουργία και Παραλλαγές της Δομής Λειτουργίας Μηχανής Διαμόρφωσης Ζύμης για την Παραγωγή Μπισκότων. 8
Δομή Λειτουργίας για μια Μηχανή Συλλογής Πατατών 9
Ανάλυση ενός Διακόπτη Ροής 10
Συμβατικά Βοηθητικά Μέσα 1. Βιβλιογραφία - τράπεζες δεδομένων 2. Ανάλυση φυσικών συστημάτων Βιομηχανική Βιονική - Εμβιομηχανική (Πολλές κατασκευές προήλθαν από συγκρίσεις με τη φύση) π.χ. πέταγμα πτηνού-αεροπλάνου, δελφίνι-πλοίο 3. Ανάλυση γνωστών τεχνικών συστημάτων Δομική ανάλυση Γνωστά τεχνικά συστήματα μπορεί να είναι: προϊόντα και μέθοδοι ανταγωνιστών, παλαιότερα προϊόντα και μέθοδοι της ιδίας επιχείρησης, παρόμοια προϊόντα ή συγκροτήματα των οποίων οι επιμέρους λειτουργίες συμφωνούν με τα ζητούμενα 4. Μελέτη αναλογιών Μεταφορά υπάρχοντος προβλήματος σε ανάλογο που χρησιμεύει ως πρότυπο για περαιτέρω επεξεργασία του σχεδιαζόμενου συστήματος. Αναλογίες μπορεί να επιτύχει κανείς σε τεχνικά συστήματα με μεταβολή π.χ. του είδους της ενέργειας κλπ. 5. Μετρήσεις - δοκιμές σε μοντέλα (εκμετάλλευση νόμων ομοιότητας) 11
Σχέσεις Αναλογίας Μεταξύ Φύσης και Τεχνικής Σύγχρονο πλοίο 12
Ολική Λειτουργία Επι μέρους Ολική Λειτουργία: Λειτουργίες Με βάση τη διατύπωση του πυρήνα του προβλήματος και ανεξάρτητα από τη λύση. Καθορίζει τη σχέση μεταξύ μεγεθών εισόδου και μεγεθών εξόδου Ολική λειτουργία (σύνθετη λειτουργία) αναλύεται σε περισσότερο εποπτικές επι μέρους λειτουργίες. Σύνδεση των επί μέρους λειτουργιών Δομή Λειτουργίας Σκοπός της δημιουργίας της Δομής λειτουργίας του υπό επίλυση συστήματος : Διευκόλυνση εύρεσης λύσεων για τις επί μέρους λειτουργίες Σύνδεση επί μέρους λύσεων για εύρεση της ολικής λύσης Νέες κατασκευές Άγνωστες επί μέρους λειτουργίες και η σύνδεση μεταξύ τους Αναζήτηση και διαμόρφωση βέλτιστων δομών λειτουργίες ανήκει στα σημαντικότερα βήματα στη φάση Σύλληψη της ιδέας Κατασκευές βελτίωσης Δομή λειτουργίας προκύπτει Από την ανάλυση του προϊόντος Ανάλογα με τις ειδικές απαιτήσεις του πίνακα προδιαγραφών από παραλλαγή, πρόσθεση, αφαίρεση μεμονωμένων επί μέρους λειτουργιών ή με μεταβολή της μεταξύ τους συνδέσεως. 13
Διαισθητικές Μέθοδοι (1) Χρήση: Brainstorming Όταν δεν υπάρχει ακόμα πραγματοποιήσιμη αρχή λύσης Δεν διαφαίνεται το φυσικό φαινόμενο κάποιας λύσης Επικρατεί η αντίληψη ότι υπάρχουσες προτάσεις δεν ικανοποιούν Επιδιώκεται πλήρης διαχωρισμός από τα συμβατικά Λειτουργία: Μικτή ομάδα 10-15 ατόμων από ίδια στάθμη ιεραρχίας Περιγραφή προβλήματος από διευθύνοντα. Τήρηση κανόνων άνετη ατμόσφαιρα Ιδέες καταγράφονται, σκιτσάρονται ή μαγνητοφωνούνται Το πραγματοποιήσιμο δεν λαμβάνεται υπόψη στην αρχή Διάρκεια ½ - ¾ ώρας, αλλιώς κούραση από επαναλήψεις Οι ιδέες ελέγχονται από ομάδα ειδικών Επιπλέον πλεονεκτήματα Οι συμμετέχοντες παίρνουν ευρύτατες πληροφορίες από έναν τέτοιο κύκλο Δεν παράγονται πρακτικά έτοιμες λύσεις αλλά καταγράφονται εναύσματα και νέες ιδέες από τις οποίες μερικές μπορεί να αξίζουν τον κόπο Επέκταση της ιδέας από τον ένα στον άλλο. Όχι κριτική, όχι δειλία 14
Διαισθητικές Μέθοδοι (2) Μέθοδος 6-3-5 6 συμμετέχοντες, γράφουν 3 λύσεις ο καθένας σε χαρτί και δυο λόγια για την κάθε μια Το χαρτί δίνεται στον επόμενο που συμπληρώνει ή επεκτείνει τις προηγούμενες λύσεις με 3 δικές του λύσεις, αφού διαβάσει τις προηγούμενες Το παραπάνω επαναλαμβάνεται 5 φορές Μέθοδος Delphi Ειδικευμένα άτομα ερωτώνται σε 3 γύρους σχετικά με το πρόβλημα Αυθόρμητες προτάσεις για αντιμετώπιση προβλήματος Μελέτη καταλόγου με προτάσεις ---> περαιτέρω νέες προτάσεις ή προτάσεις που προέκυψαν από ερεθίσματα του καταλόγου Τελικά διαμορφωμένος πίνακας αξιολόγησης προτάσεων προγούμενων κύκλων. Καταγραφή εκείνων που θεωρούνται καλύτερες για λύση. Έκθεση. Χρησιμοποιείται για βασικά και γενικής φύσης θέματα (πολιτική της επιχείρησης) Συνεκτική Συγγενής προς Brainstorming, αλλά ο διευθύνων οδηγεί τους συμμετέχοντες σε έκφραση αναλογιών από άλλες περιοχές 15
Διαισθητικές Μέθοδοι (3) Μέθοδος Πινακοθήκης Galleriemethode Λύσεις σκιτσάρονται σε χαρτί και αναρτώνται σε πίνακα - Πλεονεκτεί για προβλήματα κατασκευαστικής διαμόρφωσης. Συνδυασμός ατομικής και ομαδικής εργασίας Φάσεις: Εισαγωγή: Ανάλυση - Εξήγηση προβλήματος από συντονιστή Διαμόρφωση Ιδεών Ι: 15min αναζήτηση λύσεων διαισθητικά και χωρίς προκαταλήψεις με βοήθεια σκίτσων και σύντομων επεξηγήσεων Συνδυασμός: 15 min ανάρτηση ιδεών-σκίτσων σε πίνακα για να προκύψει συζήτηση και μελέτη λύσεων με σκοπό νέες ιδέες, προτάσεις συμπλήρωσης και βελτίωσης Διαμόρφωση Ιδεών ΙI: Περαιτέρω ανάπτυξη ιδεών και καταγραφή από κάθε μέλος ξεχωριστά. Επιλογή: Όλες οι ιδέες που προέκυψαν ξεδιαλέγονται, ταξινομούνται, ολοκληρώνονται και επιλέγονται οι επιτυχημένες προτάσεις λύσεων. 16
Συστηματική Εξέταση Φυσικών Φαινομένων 1. Μια λύση όπου η διαφορά πίεσης Δρ χρησιμοποιείται ως μέτρο για το ιξώδες, Δρ ~ η (Q, r και l = σταθερά) 2. Μια λύση όπου η διάμετρος του τριχοειδούς χρησιμοποιείται ως μεταβλητή, ΔΓ ~ η (Q, Δρ και l = σταθερά) 3. Μια λύση όπου γίνεται εκμετάλλευση της μεταβολής του μήκους του τριχοειδούς, Δl ~ η (Δρ, Q και r = σταθερά) 4. Μια λύση όπου μεταβάλλεται η παροχή, ΔQ ~ η (Δρ, r και l = σταθερά). 17
Γενική Συγκρότηση Μητρών Ταξινόμησης 18
Διαφορετικές Αρχές Ενέργειας για την Πλήρωση της Λειτουργίας «Αποθήκευση Ενέργειας" που Προκύπτουν από την Παραλλαγή του Είδους της Ενέργειας. 19
Παραλλαγή της Επιφανείας Ενέργειας για Συνδέσεις Μορφής Άξονα-Πλήμνης 20
Δυνατότητες Επίστρωσης Ταπητολωρίδων με Πλαστικό σε Συνδυασμό Κινήσεων της Ταπητολωρίδας και της Συσκευής Επίστρωσης 21
Τέλος Ενότητας