Management
Lucrare de diploma management si markenting - design ingineresc
1.
introducere
Oxford Dictionary
ofera pentru notiunea de "design" urmatoarea
definitie: conceperea mentala a unui plan pentru . " sau
"crearea unei schite, plan, pentru . Specialistii mai
apropiati domeniului [S.Pugh] definesc 'design-ul total' drept un "proces iterativ multidisciplinar, avand ca scop
transformarea unei idei, sau o cerinta a pietei intr-un produs
de succes". Acest autor, ca de altfel majoritatea lor, considera designul un proces
care nu se sfarseste in momentul in care produsul intra in
fabricatie, ci atunci cand acesta este scos din uz si devine
deseu.
De fapt, toate
aceste definitii omit un fapt esential,
si anume aspectul creativ al activitatii, dupa care
designul inseamna a crea ceva nou, care nu a mai existat. Cu
siguranta ca un inginer designer se conduce in activitatea sa
dupa aceasta definitie, dar la fel face si un sculptor, un
pictor, un compozitor, sau orice alt artist.
Dar, desi nu numai inginerii proiecteaza,
creeaza ceva, totusi profesiunea de inginer este cea mai apropiata
de aceasta activitate, iar majoritatea referirilor la design se leaga
de domeniul ingineresc.
Abilitatea de a proiecta este stiinta, dar
si arta. In timp ce "stiinta" poate fi
invatata prin tehnici si proceduri ca cele descrise in
lucrarea de fata, "arta" se dobandeste doar practic, prin
activitati de design nemijlocite.
1.1 Scopul
designului INGINERESC
Scopul principal al inginerilor
designeri este de a-si folosi cunostintele stiintifice
si ingineresti pentru solutionarea problemelor tehnice
si pentru optimizarea acestor solutii, in functie de
cerinte si restrictii impuse de consideratii de ordin
material, tehnologic, economic, legal, de mediu sau socio-umane.
Un design
de calitate necesita atat analiza, cat si sinteza.
Pentru a proiecta ceva, trebuie sa putem
determina cat mai exact posibil comportamentul acestui "ceva". In acest scop, se folosesc discipline din domeniul
stiintelor, sau al stiintelor ingineresti, plus
tehnica de calcul adecvata.
Analiza implica studiul situatiei reale, simplificata
cu ajutorul modelelor, si divizarea problemei in parti care pot
fi cercetate separat. Sinteza, pe de alta
parte, se ocupa cu asamblarea elementelor intr-un intreg
functionabil.
Designerii
contribuie la gasirea solutiilor si dezvoltarea produselor.
Ei poarta o mare responsabilitate intrucat ideile,
cunostintele si aptitudinile lor determina in mod decisiv
proprietatile tehnice, economice si ecologice ale produsului.
Designul este
o activitate care:
afecteaza toate domeniile
vietii umane;
utilizeaza legile si
puterea de patrundere a stiintei;
este construita pe
experienta deosebita; si
evidentiaza elementele necesare realizarii fizice a ideilor (de)
solutii.
Asadar,
pentru ingineri, scopul principal este aplicarea
cunostintelor stiintifice si ingineresti pentru
solutionarea problemelor tehnice. Problemele devin
obiective precise dupa clarificarea si definirea problemelor pe care
inginerii trebuie sa le rezolve in vederea crearii noilor produse
tehnice. Crearea mentala (conceptia) unui produs nou reprezinta
domeniul inginerilor designeri, in timp ce realizarea
lui fizica este responsabilitatea inginerilor tehnologi. Activitatea
designerilor a fost amplasata la intersectia dintre doua
curente: tehnic si socio-cultural.
POLITICA
SOCIOLOGIE
PSIHOLOGIE
ECONOMIE
STIINTA STIINTE DESIGN TEHNOLOGIE PRODUCTIE
INGINERESTI INGINERESC
DESIGN
INDUSTRIAL
ARHITECTURA
ARTA
Fig. 1.1 Amplasarea
"geografica" a activitatii de
proiectare inginereasca (engineering
design)
|
|
In termeni psihologici designul este
o activitate creativa avand legaturi solide cu matematica, fizica,
chimia, mecanica, termodinamica, hidromecanica, electro-tehnica, productica,
tehnologia materialelor si teoria designului, necesitand
cunostinte si experienta in domeniul de interes.
Calitatile indispensabile unui bun designer sunt
spiritul de initiativa, hotararea, viziunea economica,
tenacitatea, optimismul si spiritul de echipa.
Din punct de
vedere sistematic, designul este o activitate de optimizare a unei functii
obiectiv, in prezenta unui numar de restrictii.
Cerintele modificandu-se in timp, o anumita solutie
reprezinta optimul numai pentru un anumit set de
conditii.
Organizatoric,
designul este cea mai importanta parte a ciclului
de viata a produsului. Acesta este
pornit (amorsat) de necesitatile pietei, sau de o idee noua.
Ciclul incepe cu
planificarea produsului si se incheie la sfarsitul utilizarii
acestuia, prin reciclare sau indepartare intr-un mod cat mai putin
daunator mediului inconjurator.
Acest ciclu reprezinta un amplu proces de conversie a materiilor prime in produse
de inalta valoare adaugata (fig.1.2).
Piata
/ Necesitate / Problema Potential / Scopurile
companiei
 
 
  Planificare
produs / Stabilire scopuri
Design
/ Dezvoltare
Productie / Asamblare /
Teste
Marketing / Consulting /
Vanzari
Utilizare / Consum /
Intretinere
 
 Recuperare energie Reciclare
Eliminare / Mediu
Fig.
1.2 Ciclul vietii unui produs
|
1.2.
Obiective si activitati
Obiectivele
si activitatile designerilor sunt influentate de o serie de
caracteristici (vezi Tabelul 1.1).
1. Originea
obiectivului (problemei). De obicei, proiectele cu
caracter de productie de masa/serie mare, sunt demarate dupa o
profunda analiza a pietei.
Comanda clientului: de obicei, face
obiectul unor comenzi de unicate sau serii mici. In acest caz, se
recomanda ca solutiile sa aiba la
baza know-how-ul companiei constituit pe baza unor studii, analize si
dezvoltari anterioare.
Tabelul 1.1 Clasificarea obiectivelor de design
Originea Planificarea
productiei (de masa sau serie)
problemei Comanda clientului (produs)
Tema
de design partial (subansamblu, modul)
Productie
si teste (echipamente, masini, SDV-uri)
Organizare Orientarea
productiei (impartire pe elemente)
Orientarea
problemei (impartire pe domenii)
Faza
de design (module)
Innoire Design
original (solutii principiale noi)
Design
adaptat (solutii principiale existente, forme noi)
Design
variant (marimea si dimensiunile partilor componente pot
varia in limitele stabilite pentru intregul produs - modulare).
Ramura Inginerie
mecanica
Inginerie
electromecanica
Chimie
si inginerie tehnologica
Inginerie
de transport
Inginerie
de precizie
Software
Complexitate Fabrica
Masini,
instrumente, accesorii
Ansambluri,
subansambluri
Piesa/component
Tip de productie Unicate,
serii mici
Serii
mari, productie de masa
Obiective Optimizarea
functiei (necesita aplicarea unor proceduri
de optimizare prin calcule si/sau experimental)
Minimizarea
costurilor
Atingerea
performantelor maxime
Consideratii
estetice
Criterii
ergonomice
Minimizarea
greutatii
2. Organizarea.
Organizarea procesului de design si dezvoltare depinde
de organizarea generala a companiei. In companii orientate pe
produs, responsabilitatea este
impartita intre diversele compartimente (ex.: motor, cutie de
viteze, accesorii etc.). In companii orientate pe probleme, responsabilitatea
se imparte in sub-obiective (inginerie
mecanica, materiale, sisteme de control, incercari etc).
3. Innoirea.
Se refera la ponderea realizarii de noi obiective
si probleme, care sunt rezultatul unor proiecte originale incorporand noi
solutii de principiu. Aceste proiecte pot fi
realizate prin selectarea si combinarea unor principii si tehnologii
cunoscute, sau prin inventarea de noi tehnologii. Proiecte
originale pot fi realizate pentru intregul produs, sau doar pentru ansambluri
sau componente. Pot exista:
proiecte adaptate - aceeasi solutie de principiu, dar
alta compunere a formelor;
proiecte varianta -
familie de produse, care necesita design original o singura data
(de ex. gama tipo-dimensionala de motoare electrice, reductoare de
turatie etc.).
4. Productia.
Sunt necesare studii tehnico-economice de piata in
functie de marimea productiei. Proiectarea de unicate sau
serii mici necesita analiza atenta a proceselor fizice si a
stabilirii formelor pentru fiecare component, in scopul reducerii riscului de
aparitie a erorilor; in aceste cazuri, este
neeconomic sa se realizeze un prototip. Pentru productia de masa
sau in serii mari, caracteristicile si
prioritatile economice sunt diferite si pot fi determinate prin
parcurgerea unor etape cu ajutorul unui model sau prototip (fig.1.3).
5. Ramura.
Ingineria mecanica acopera o larga varietate
de produse. De exemplu, masinile pentru procesarea hranei
(alimentelor) trebuie sa indeplineasca o suma de conditii speciale legate de igiena; masinile-unelte -
conditii privind randamentul si raportul putere/greutate;
masinile de birou - conditii de ergonomie si estetica etc.
De altfel, fiecare ramura are specificul ei: ingineria electrica,
chimica, de software, transport etc.
6. Complexitate.
Complexitatea produsului proiectat este foarte
importanta, ca de altfel si tipul de productie. Spre exemplu, in
proiectarea de masini si utilaje, accentul se pune pe combinarea
elementelor proiectate, cu cele standardizate sau din comert, proiectarea
modulelor si subansamblelor, a sistemelor de control etc., in timp ce la
proiectarea pieselor si subansamblelor de schimb, importante sunt interfetele
cu celelalte componente/ansambluri pentru a asigura compatibilitatea cu cat mai
multe dintre acestea (de ex. componentele pentru calculatoare).
7. Scopuri
(obiective) principale. Principalele obiective in procesul de design pot
fi: minimizarea costurilor, a greutatii, a dimensiunilor de gabarit,
consideratii de ordin estetic, criterii ergonomice si de
siguranta. Pentru a face fata unei atat de variate palete
de obiective, proiectantul trebuie sa abordeze
problemele in diverse moduri. El trebuie sa se
bazeze pe cunostinte si experienta vasta,
abilitati si mijloace adecvate de proiectare, sau pot recurge la
specialisti pentru rezolvarea problemelor specifice.
Activitatile designerului
pot fi clasificate astfel:
Conceptia (cautarea principiilor
solutiei). Se pot utiliza atat metode de cautare generale, cat
si specifice (vezi Cap.3);
Crearea formelor (materializarea conceptului)
pentru solutie, prin determinarea structurii generale, a formelor
preliminare pentru ansamblu si componente si a materialelor tuturor
componentelor;
Detalierea, adica finalizarea detaliilor
pentru productie si asamblare.
Calcule, desene, colectare de informatii. Aceste tipuri de activitati apar in toate etapele
procesului de design.
O alta
clasificare ar putea fi realizata facandu-se distinctie intre
activitati de design directe
(concept, forme, detaliere, calcule) si indirecte (colectare si procesare de informatii,
coordonare, conferinte, intalniri). Dar, trebuie mentionat, ca este recomandabil ca activitatile indirecte
sa aiba o pondere cat mai redusa.
1.3
Pozitia procesului de design intr-o companie
Departamentul de design este cel mai important intr-o intreprindere. Designerii
determina proprietatile fiecarui produs in urmatorii
termeni: functie, siguranta, ergonomie, productie, transport,
operare, intretinere, reciclare, eliminare.
Legaturile si fluxurile
informationale intre departamente sunt aratate in figura 1.4.
Client Piata
VanzarI
Marketing
Reclama
Planificare
productie
Design si dezvoltare Aprovizionare,
Stocuri
Planificare
productie Standarde,
Control
productie Procesare
date
Productie
componente Resurse
de exploatare
Asamblare Control
de calitate
Teste, Aprobari
Distribuire, DESFACERE Stoc
de produse finite
Client
Vanzare, Instalare
Fig. 1.4 Fluxul
material si informational
intre diferitele compartimente ale unei companii
1.4
Tendinte de dezvolTare
Cel mai important impact, de data recenta, asupra
procesului de design vine din partea procesarii computerizate a datelor.
CAD-ul (Computer Aided Design = Proiectare asistata de calculator)
influenteaza metodele de design, structurile organizatorice, divizarea
muncii. Apar functii noi, profesii noi (manageri de
sistem, asistenti CAD etc). Activitatile de rutina
(ex. designul variant) pot fi lasate pe seama computerelor, lasand
designerii sa se concentreze asupra proiectelor
originale sau de unicate (proiecte de client).
Dezvoltarea
sistemelor expert creste usurinta de transfer si manipulare
a infor-matiei. Aceste sisteme
ajuta la analiza, optimizarea si combinarea solutiilor, dar nu
pot inlocui designerii in totalitate. Din contra, abilitatea
decizionala a designerilor va creste si
va fi mai importanta, datorita numarului sporit de solutii
generate.
CIM (Computer Integrated
Manufacturing) determina pentru designeri consecinte in ce priveste organizarea companiei si schimbul de
informatii. Sistemul managerial de proiectare, integrat
unei structuri de tip CIM genereaza o imbunatatire a
planificarii si controlului procesului de design. Tot CIM
sustine 'ingineria simultana', tradusa prin
reducerea timpilor necesari dezvoltarii, prin focalizarea pe
activitati de optimizare simultana a produsului, a
productiei, a calitatii. Tendinta actuala este de a cuprinde
planificarea productiei in procesul de design, inclusiv prin utilizarea
computerelor.
Designerii
trebuie sa se adapteze la dezvoltarea rapida
a tehnologiei si la aparitia de materiale noi (compozite, ceramice,
reciclabile).
Presiunea asupra designerilor este mare, si in crestere, ceea ce implica un
proces continuu de perfectionare. Este esential ca designerii sa inteleaga stiintele
traditionale si fundamentale ingineriei (fizica, chimie,
matematica, mecanica, termodinamica, electronica,
hidraulica, stiinta materialelor), sa aiba
cunostinte din domenii specifice (aparate, organe de masini,
transmisii mecanice, control electric, ergonomie), sa cunoasca
si sa aplice metode de organizare generala si afaceri (design sistematic,
administratia afacerilor, managementul proiectului, CAD, CIM).
Concurrent
Engineering - CE - (ingineria concurenta) permite si
accelereaza schimbul de informatii intre toate compartimentele implicate
in realizarea produsului, in ambele sensuri ale fluxului. Calitatile,
siguranta si performantele produsului sunt sporite de analiza
anticipata a conditiilor de fabricatie simulate.
CE,
acest nucleu de coordonare si integrare a activitatilor, permite
inginerului sa urmareasca produsul pe parcursul intregului ciclu
de productie folosind know-how-ul companiei. Totodata, el poate avea
acces la standardele internationale si este in contact direct cu
partenerii si subcontractorii firmei.
CE
furnizeaza informatii referitoare la produsele similare existente pe
piata, costuri de fabricatie etc, astfel incat produsele sa
fie competitive la iesirea pe piata. In acest fel pot fi
eliminate din start produse ce nu au cautare, sau exista deja pe
piata. Totodata, acest mediu furnizeaza informatii
despre clienti, inregistreaza reactiile lor fata de
produs, determinand o flexibilitate mai mare si un timp de reactie mai
scurt. Companiile trebuie sa se adapteze cat mai eficient la piete
care sunt din ce in ce mai pretentioase si mai diversificate. Nu este
departe ziua cand clientul va intra in contact cu prototipul virtual al
produsului, permitind un feed-back direct catre echipa de
proiectanti.
Fig. 1.5 Exemplu de structura
organizatorica de tip "Concurrent Engineering"
Figura 1.5 sugereaza o organizare
tipica de inginerie concurenta sau simultana.
Nucleul central, care coordoneaza intreaga activitate, este un soft
avansat si specializat instalat pe calculatoare de ultima
generatie. Incepand cu prima linie trasata si pana la
fabricarea ultimului element al produsului, baza de date a programului
colecteaza, organizeaza si distribuie informatii precise
referitoare la model. In aceasta situatie, orice modificare in
proiect este operata instantaneu, toti factorii implicati fiind
informati cu promptitudine.
1.5 Necesitatea unui design sistematic
Designul
sistematic furnizeaza un mod efectiv de
rationalizare a designului si a procesului de design.
Pe linia varietatii de
probleme si obiective din cadrul dezvoltarii noilor produse tehnice,
activitatea de design este multilaterala. Intai, se bazeaza pe cunostinte
stiintifice si ingineresti, dar si pe o
experienta deosebita, specifica. Din acest motiv,
activitatea de design nu poate fi ingradita prin impunerea unor
scheme rigide.
Cu
toate acestea, pot fi generate anumite proceduri, cum ar fi procedurile de
gasire a solutiilor bune/viabile, pentru eficientizarea procesului de
dezvoltare a produsului. Aceste proceduri trebuie sa
fie flexibile si, in acelasi timp, capabile de a fi planificate,
optimizate, verificate.
In prezent, se
face distinctie intre designul
ca stiinta si designul ca metodologie.
in primul caz se foloseste metoda
stiintifica pentru analiza structurii sistemelor tehnice si
a relatiei acestora cu mediul.
Metodologia in design, include:
planuri de actiune in vederea inlantuirii etapelor de lucru
si a celor de design; crearea de strategii, de 'reguli' si
principii pentru atingerea scopurilor generale sau specifice; metode de
rezolvare a problemelor individuale sau a obiectivelor partiale.
Metodologia de design trebuie:
sa incurajeze abordarea directa a
problemei;
sa stimuleze inventivitatea
si intelegerea, adica sa faciliteze cautarea
solutiilor optime;
sa fie compatibila cu
conceptele, metodele si descoperirile altor discipline;
sa nu se bazeze pe
descoperirea solutiilor din intamplare;
sa faciliteze aplicarea
solutiilor cunoscute de la alte probleme;
sa fie compatibila cu
procesarea electronica a datelor;
sa fie usor de invatat
si predat;
sa reflecte descoperirile ergonomice si din psihologia
cognitiva (reducerea efortului in munca, economisirea timpului,
prevenirea erorilor umane, ajutarea si mentinerea interesului).
Metodologia in design permite abordarea
problemelor in regim asistat, computerizat.
2. ASPECTe fundamentale PRIVIND sistemelE tehnice
Designul este o activitate
multidisciplinara cu ramificatii largi in cele mai diverse sfere de
activitate. Are la baza nu numai elemente de matematica, fizica
si domeniile invecinate (mecanica, termodinamica), ci si
din domenii precum stiinta materialelor, tehnologii de prelucrare,
managementul industrial si stiinta calculatoarelor.
Pentru a dezvolta o teorie a proiectarii produselor, care sa poata servi drept strategie pentru dezvoltarea
de solutii, trebuie examinate mai intai fundamentele sistemelor tehnice
si ale diverselor procedee.
2.1
De la sistem la component
Lucrarile cu caracter tehnic sunt realizate cu ajutorul
mijloacelor tehnice. Acestea includ, in ordinea
complexitatii, fabrica, echipamentul, masina, ansamblul,
componentul/elementul constructiv. Acesti termeni
pot avea utilizari sau intelesuri diferite, in diferite domenii.
Astfel, un echipament (reactor nuclear) poate fi considerat mai complex decat o
fabrica, iar anumite mijloace descrise ca "fabrica" intr-un anumit
domeniu, in altul pot fi descrise ca "masina".
O masina consta din
ansambluri si componente. Un echipament de
control poate fi utilizat atat intr-o fabrica, dar si pe anumite
masini, si este compus la randul sau, din ansambluri si
componente, poate chiar din mici masini. In functie de utilizarea
lor, orice numar si orice divizare in ansambluri si componente este posibila.
Rolul designerului consta in stabilirea unor sisteme
particulare, corespunzatoare unor scopuri bine definite.
Totodata, ei trebuie sa stabileasca
marimile de intrare si cele de iesire din sistem, precum
legatura acestor sisteme cu mediul inconjurator. Sistemele
pot fi impartite in subsisteme. In acest
caz, legatura intre subsisteme se face tot sub forma unor marimi de
intrare si (altele) de iesire.
2.2
Conversia de Energie, materiale, semnal
Materia poate fi
intalnita sub diverse forme sau configuratii. Existenta materiei
in lipsa formei este un nonsens, forma reprezintand
sursa primara de informatii despre starea materiei.
Energia,
materia si informatia sunt considerate in literatura
tehnica drept concepte de baza. In cazul
unei variatii de flux energetic, material sau informational,
la acestea se adauga drept marime fundamentala, timpul. Astfel,
raportate la timp, procesele fizice pot fi intelese, iar
interactiunile energie-materie-informatie pot fi descrise intr-un mod
adecvat.
Analiza sistemelor tehnice
releva faptul ca toate procesele tehnice implica transfer si/sau
conversie de energie, materie sau semnal.
Energia (E) poate fi convertita intr-o multitudine de feluri. Un motor electric converteste energie electrica in energie mecanica plus energie termica; un motor cu combustie
interna converteste energie chimica in energie mecanica
plus energie termica; o centrala nucleara converteste energie
nucleara in energie termica si energie electrica.
Materialele (M) pot fi amestecate (aliaje), separate, turnate, laminate,
transportate, acoperite, resapate. Materiile prime sunt transformate in
semifabricate sau piese finite. Pieselor mecanice li se pot da diverse forme,
sunt finisate; unele pot fi distruse in scopul testarii materialelor din
care sunt realizate etc.
In orice centru de fabricatie
se proceseaza informatie. Acest lucru se realizeaza prin
convertirea informatiei in semnale (S). Acestea sunt primite,
prelucrate, comparate sau combinate cu altele, transmise, afisate,
inregistrate etc.
In procesele tehnice, de obicei, un tip de conversie (energie, material sau semnal)
prevaleaza. Fluxul respectiv este considerat
drept flux principal. Simultan, pot coexista toate tipurile de flux, sau numai o parte
dintre ele. Insa, nu poate exista flux de material sau semnal, in
lipsa totala a unui flux (oricat de mic!) de energie.
In general, in conversia de E, M, S avem de a face cu
notiuni specifice:
energie: mecanica, termica, electrica, chimica,
optica, nucleara, si de asemenea se intalnesc notiuni
ca: forta, curent, caldura.
material: gaz, lichid, solid, plasma, praf, materie prima,
mostra, piesa, produs finit, component etc.
semnal: marime, amplitudine, afisaj, impuls, data,
informatie.
In orice tip de conversie
propusa, trebuie sa avem in vedere atat
aspectul cantitativ, cat si cel calitativ. Astfel, de
exemplu, o descriere a marimii de intrare pentru o turbina cu abur,
de forma "100 kg/s de abur la 80 bari si 5000C" este
insuficienta daca nu se face referire la cantitatea nominala de
abur, sau debitul maxim, ori la abaterile admisibile ale marimilor
descrise. Pentru ultima observatie, formularea corecta este: 80bari ± 5bari, respectiv 5000C ± 100C.
Conversia de
energie, material sau semnal poate fi reprezentata ca o cutie neagra
(black box). Astfel, in figura 2.1: conversia este
cunoscuta, solutia necunoscuta, situatie in care
obiectivul, sau functia, sunt descrise pe baza intrarilor si
iesirilor.
Energie Energie*
Material Material*
Semnal Semnal*
Fig. 2.1 Conversia
de energie, material, semnal. Intrarile
si iesirile determina functia.
Exista numeroase situatii
cand este necesar a fi mentionate costul sau
valoarea intrarilor, precum si costurile maxim admisibile la
iesire. Sistemele tehnice in care este
implicata o astfel de conversie, trebuie definite atat in termeni cantitativi si calitativi, cat si economici.
2.3
Corelatii functionale
In
vederea rezolvarii unor probleme tehnice, este
necesar un sistem care sa reproduca usor si clar
relatia dintre intrari si iesiri.
In cazul
conversiei de materiale avem nevoie de intrari si iesiri identice.
De asemenea, intre inceputul si sfarsitul unui proces (de ex.:
umplerea unui rezervor) trebuie sa existe o
relatie precisa. In scopul descrierii si rezolvarii
problemelor de design, se foloseste termenul 'functie' pentru
a descrie relatia generala intrare/iesire intr-un sistem a
carui finalitate este realizarea unui obiectiv
(scop).
Pentru
procesele stationare este suficient sa fie
determinate intrarile si iesirile; pentru procesele dinamice
(care se modifica in timp) obiectivul trebuie descris atat calitativ, cat
si cantitativ. In acest fel, functia devine formularea abstracta
a scopului (temei), independent de orice solutie particulara.
Daca
obiectivul general a fost definit in mod adecvat, adica daca
intrarile si iesirile sunt cunoscute cantitativ si ca
proprietati (amplitudine), atunci poate fi specificata si 'functia
generala'. Adeseori, o functie generala poate fi
divizata direct in subfunctii corespunzatoare
'sub-scopurilor' (sub-obiectivelor) (de exemplu, la un robinet sunt
doua obiective: pornit/oprit si amestecare apa calda cu
rece). Relatia intre functia generala
si subfunctii este adeseori determinata
de anumite restrictii in raport cu ordonarea subfunctiilor dupa
prioritati.
Pe de alta
parte, este posibil ca subfunctiile sa fie legate (conectate) in mai
multe moduri, creandu-se astfel mai multe variante.
In aceste cazuri este obligatoriu ca legaturile
intre subfunctii sa fie compatibile.
Combinarea subfunctiilor intr-o
functie generala genereaza asa numita structura a functiei ce poate fi
modificata in vederea satisfacerii functiei generale (fig.2.2).
Fig. 2.2 Stabilirea
structurii functiei prin descompunerea functiei generale in
subfunctii
Este
utila o schema bloc ca cea din figura 2.1 in care procesul si
subsistemele sunt considerate 'black-box'-uri, iar continutul
lor este ignorat.
Functiile
sunt de obicei definite prin formule (formulari) ca de exemplu:
cresterea presiunii, cuplu transmis, reducerea vitezei etc.
Trebuie
facuta distinctie intre functiile
principale si functiile
auxiliare. Functiile principale sunt acele functii care se
subordoneaza direct functiei generale; functiile auxiliare sunt
cele care servesc indirect functiei generale.
De
semenea, este necesar sa fie examinate relatiile intre diversele
subfunctii si sa fie acordata o atentie deosebita
succesiunii logice sau aranjarii cerute pentru acestea. Realizarea unei
impartiri judicioase a acestei structuri este
foarte importanta pentru impartirea ulterioara in ansambluri si subansambluri, creandu-se premisele obtinerii unei
structuri modulare.
Fig. 2.3 Structura
functiilor pentru ambalarea placilor de faianta
Pentru exemplificare, se
considera ambalarea placilor de faianta debitate la
lungime, din material sub forma de banda. Prima problema este introducerea unei metode de control in urma careia
sa fie selectate doar placile corespunzatoare dimensional,
acestea urmand a fi numarate si ambalate in pachete/loturi de cate
"n" bucati. Fluxul principal este cel de
material, asa dupa cum se vede in figura 2.3.
La o examinare mai
atenta se observa ca aceasta inlantuire de
subfunctii necesita introducerea unor functii auxiliare
deoarece:
procesul de
stantare determina aparitia deseurilor, care trebuie
inlaturate;
rebuturile
trebuie inlaturate separat si, eventual, reintroduse in procesul de
productie;
materialul pentru
ambalare trebuie furnizat/dozat.
Fig. 2.4 Structura
functiilor, inclusiv functiile auxiliare, pentru ambalarea
placilor de faianta
Rezultatul
analizei este structura de functii
prezentata in figura 2.4. Se constata ca subfunctia de
numarare a placilor poate genera semnalul pentru inceperea
ambalarii lotului de "n" piese, gata numarate.
2.4 Corelatii de lucru (de
functionare)
Stabilirea
structurii functiei usureaza descoperierea solutiilor,
pentru ca simplifica procesul general de cautare a acestora, solutiile subfunctiilor putand fi
elaborate separat.
Subfunctiile individuale, reprezentate prin 'cutii
negre' trebuie inlocuite in aceasta faza prin formulari mai
concrete. De obicei, subfunctiile sunt
indeplinite de procese de natura fizica, chimica sau biologica.
Un proces fizic realizat prin efectul fizic ales,
precum si prin caracteristicile geometrice si de material cunoscute,
da nastere unei (co)relatii de functionare care trebuie
sa indeplineasca functia in conformitate cu obiectivul.
Efecte
fizice
Efectele fizice sunt descrise
cantitativ prin intermediul legilor fizicii ce
guverneaza marimile fizice implicate. Astfel, efectul de frecare este descris de legea lui Coulomb: Ff =mN; efectul de parghie, de legea parghiei: Fa
· a = Fb · b, dilatarea, de legea dilatatiei: Dl=a·l·Dq
Mai multe efecte fizice pot fi
combinate pentru a indeplini o subfunctie. Astfel, de exemplu, functia unei lamele bimetalice deriva
din combinarea a doua efecte, si anume efectul termic si
elasticitatea.
Pe de alta
parte, o subfunctie poate fi realizata prin unul sau mai multe efecte
fizice. De exemplu, o forta poate fi amplificata prin: efect de
parghie, pana electromagnetic, hidraulic etc.
Ca o regula
generala, efectul fizic ales pentru o anumita subfunctie trebuie
sa fie compatibil cu efectul fizic al
functiilor cu care aceasta se afla in relatie (ex: un
amplificator hidraulic de forte nu poate fi actionat direct de la o
baterie electrica).
Caracteristici
geometrice si de material
Locul in care procesul fizic
isi produce efectul este numit pozitie
activa sau loc de functionare. O functie poate fi
realizata printr-un efect fizic aplicat prin intermediul geometriei de lucru, definita ca
fiind aranjarea suprafetelor de lucru (active), si prin alegerea miscarilor de lucru.
Suprafetele de lucru active
difera in raport cu-, si determinate de:
tipul suprafetei;
forma;
pozitie;
marime;
numar
In
mod similar, miscarile de lucru necesare (cinematica) sunt
determinate de:
tipul miscarii
(translatie - rotatie);
natura miscarilor (regulate
- neregulate);
marime (viteza, amplitudine etc.);
numar (una sau mai multe);
directie (x, y, z - axe sau directii).
Totodata,
este necesara o idee generala despre tipul
(tipurile) de material din care se realizeaza suprafetele de lucru
active (solide, lichide, gazoase, rigide, flexibile, elastice, plastice,
rigide, dure, rezistente la coroziune etc.). De multe ori, o varianta
generala, incompleta, este
insuficienta; proprietatile materialului principal (de
baza) trebuie specificate inainte ca o relatie de lucru sa
poata fi formulata in mod adecvat.
Numai
din combinarea efectului fizic cu caracteristicile geometrice si ale
materialului (suprafete functionale+miscari
functionale+materiale) poate rezulta solutia
de principiu. Aceasta corelare se numeste principiu de functionare.
Figura
2.5 prezinta cateva exemple de principii de lucru/functionare:
transmiterea
cuplului de forte prin frecare intre suprafete de lucru cilindrice
coaxiale poate conduce la alegerea drept principiu de lucru a variantei de ajustaj
cu strangere sau a variantei cu colier;
|
Subfunctie
|
Efectul fizic
|
Principiul de lucru
pentru o subfunctie
|
|
|
Transmitere
moment de torsiune
|
|
M M
|
Frecare
FF=μ FN
|
|
|
|
Amplificare forta (musculara)
|
|
FA FB
|
Parghie
   
FA a = FB b
|
|
Inchidere
contact
cand θ
≥ θa
|
|
l
 l
|
Dilatare
Δl= l Δθ
|
 
|
Fig.
2.5 Indeplinirea subfunctiilor prin principii de lucru bazate pe
efecte fizice si insusiri ale materialelor
amplificarea
fortei (musculare), dupa stabilirea miscarii de lucru, conduce
la descrierea principiului de lucru (prin efect de parghie sau excentric);
realizarea unui contact electric prin efect de dilatare a
unor materiale (propriu-zis - coloana de mercur -, sau prin
alaturarea a doua metale cu coeficient de dilatare diferit -
bimetal).
Pentru satisfacerea functiei
generale, principiile de lucru ale diverselor subfunctii trebuie sa fie combinate. Este evident faptul
ca exista multiple moduri in care aceste principii pot fi combinate.
Asadar, se poate spune ca fiecare combinatie este
de fapt o "combinatie de principii".
Combinarea mai
multor principii de lucru da nastere structurii de lucru a unei solutii. Unii autori
folosesc pentru structura de lucru denumirea de structura
organologica, sau structura de functionare
Adesea, structura de lucru
singura nu este suficienta pentru evaluarea
principiului solutiei. Este necesara cuantificarea prin calcule, sau
cu ajutorul unor desene la scara; rezultatul se numeste solutie de principiu.
2.5 Corelatii constructive
Relatia de lucru stabilita
in structura de lucru/organologica
reprezinta punctul de start al viitoarelor
concretizari, conducand spre structura
constructiva. Aceasta are in vedere necesitatile
productiei, asamblarii, transportului etc. Din aceasta corelare,
diversele module, ansambluri, masini, impreuna cu legaturile
lor, determina formarea unui produs sau sistem concret (fig.2.6).
Elementele concrete ale structurii
constructive trebuie sa satisfaca atat
cerintele impuse de structura de lucru determinata, cat si alte
constrangeri necesare pentru ca sistemul tehnic sa functioneze
conform cerintelor. De regula, pentru indeplinirea tuturor
categoriilor de cerinte este necesar sa fie
analizate corelatiile de sistem.
Dezvoltarea structurilor de functionare
reprezinta partea cea mai importanta in cazul unui proiect original
din cauza ca solicita la maxim creativitatea designerilor. In
cazul proiectelor originale, cautarea solutiilor trebuie
focalizata spre acea functie principala, care pare a fi
esentiala pentru indeplinirea functiei generale. In cazul
proiectelor adaptate, principiile de lucru si structurile fiind cunoscute,
trebuie doar verificate daca mai corespund nivelului tehnologic actual
si standardelor.
Corelatii
|
Elemente
|
Structura
|
Exemple
|
Corelatii functionale
|
Functii
|
Structura
functiilor
|
Conversia fortei de lucru FS in
forta normala FN
|
|
 FS
M1 M2
M1 M2
Produs in curs de
dezvoltare
|
Moment de torsiune in cuplaj
|
|
Corelatii
de lucru
|
Efecte fizice
Caracteristici geometrice
si de
material
Principii de lucru
|
Structura de lucru
|
|
Corelatii constructive
|
Componente
Legaturi
Ansambluri
|
Structura constructiva
|
|
Corelatii sistemice
|
Obiecte
Om
Mediu
|
Structura
de sistem
|
 
|
Fig. 2.6 Corelatii in sistemele tehnice
2.6
Corelatii de sistem (sistemice)
Obiectele sau sistemele tehnice nu functioneaza izolat,
ci fac parte de cele mai multe ori dintr-un sistem superior (fig.2.7).
Pentru indeplinirea functiei generale, intr-un astfel de sistem, este implicat omul, care il influenteaza prin
activitati de intrare (operare, control). Sistemul raspunde prin
reactii de tip feedback sau semnale, care conduc spre alte actiuni. Omul sustine, sau permite realizarea efectelor
(actiunilor) dorite, de catre sistemului tehnic.
Intrari (sub
forma de influente) nedorite pot veni din partea mediului, dar
si de la sistemele invecinate. Acestea sunt efecte perturbatoare (de exemplu, caldura excesiva),
care pot genera efecte secundare
(abateri dimensionale, de forma etc.). Mai mult, este
posibil ca pe langa efectele dorite (corelatiile de lucru dorite)
sa apara diverse fenomene nedorite (de exemplu, vibratii), ca
efect secundar al functionarii componentelor sau sistemului. Aceste efecte secundare pot avea o influenta
negativa asupra omului sau mediului inconjurator.
E E'
Efecte intentionate/dorite
|
|
m Obiect m'
s Tehnic s'
Efecte
secundare asupra omului si mediului inconjurator
|
|
OM
Limitele
sistemului tehnic
Fig. 2.7 Corelatii in sistemele
tehnice, sub influenta omului
Aceste
corelatii generale trebuie luate cu grija in consideratie in
timpul proiectarii si dezvoltarii sistemelor tehnice.
Pentru aceasta este recomandabil sa fie cunoscute
obiectivele generale si restrictiile.
Interconectarile la nivel
general dintre aceste efecte trebuie atent examinate si
evaluate in timpul dezvoltarii sistemelor tehnice. Pentru ca
acestea sa fie cunoscute in timp, astfel ca
efectele pozitive sa fie folosite in totalitate, iar cele nedorite
evitate, este necesar ca sa fie cunoscute atat obiectivele, cat si
restrictiile.
2.7
Obiective. Restrictii. Tendinte
Solutia
unei probleme tehnice este determinata de
obiectivul general (sau obiectivele generale) si de restrictii.
Drept
obiective generale pot fi considerate urmatoarele:
indeplinirea functiei
tehnice;
atingerea fezabilitatii
economice;
realizarea necesitatilor de siguranta (fata de om
si mediu).
Indeplinirea
functiei tehnice singura nu poate constitui finalitatea
activitatii designerilor. Fezabilitatea economica este o cerinta esentiala si are
legatura cu siguranta si protejarea omului si a
mediului inconjurator. Fiecare dintre obiectivele
generale le influenteaza in mod direct pe celelalte.
In plus,
solutiile problemelor tehnice impun anumite constrangeri, adica
respectarea anumitor cerinte de natura ergonomica, metode de
fabricatie, facilitati de transport. Aceste
restrictii pot rezulta din insasi obiectivul urmarit, sau
ca urmare a nivelului de dezvoltare tehnologica; in primul caz este vorba de constrangeri specifice, iar in cel
de-al doilea de constrangeri generale.
Asadar, pe langa
satisfacerea corelatiilor functionale si de lucru, o solutie trebuie sa
satisfaca o serie de constrangeri
specifice. Aceste constrangeri, sau restrictii, pot fi clasificate
in urmatoarele categorii:
siguranta: inclusiv in sensul de fiabilitate si disponibilitate;
ergonomie: in contextul relatiei om-masina, inclusiv principii
de estetica;
productie: posibilitati de productie, tip de productie;
controlul calitatii: se realizeaza pe toata durata procesului de
fabricatie;
asamblare: in timpul si dupa producerea componentelor;
transport: in interiorul si exteriorul companiei;
operare: durata de utilizare, manipulare;
intretinere: inspectii, reparatii;
reciclare: reutilizare, reprocesare, dezmembrare, depozitare finala;
cheltuieli: costuri,
planificare, termene.
Caracteristicile care deriva
din aceste restrictii, care de obicei sunt formulate ca cerinte,
afecteaza structurile functionale, de lucru si constructive. Totodata ele se influenteaza reciproc. Asadar, ele trebuie tratate drept linii directoare de-a lungul procesului de design si adaptate
la fiecare nivel al acestuia (conceptie, compunerea formelor, detaliere).
Este recomandabil ca aceste
restrictii sa fie avute in vedere inca
din timpul etapei de proiectare conceptuala. In etapa de compunere a
formelor, cand incep sa fie cuantificate
conceptele calitative, aceste constrangeri (atat cele specifice, cat si
cele generale) trebuie cunoscute in detaliu. In final, in etapa de detaliere,
la elaborarea desenelor tuturor componentelor si a documentatiei
tehnologice si de asamblare, aceste restrictii trebuie sa se regaseasca in forme, dimensiuni si
alte caracteristici optimizate.
METODE
GENERALE de cautare
SI EVALUARE A
SOLUTIILOR
In procesul de planificare si
dezvoltare de produs sunt utilizate un numar
semnificativ de metode. Acestea pot fi impartite in
metode generale si metode specifice. Metodele din prima categorie
sunt folosite cu succes la cautarea si evaluarea solutiilor in
cadrul procesului de design; cele din categoria a II-a pot fi utilizate doar in
anumite situatii sau domenii, de exemplu pentru calculul
rigiditatii sau pentru estimarea costurilor.
In cele ce urmeaza vor fi descrise succint doar metodele
generale, impartite din motive educationale si
metodologice, in metode conventionale, intuitive si discursive.
3.1 Metode
conventionale
Cautare in literatura de specialitate
Analiza sistemelor naturale
Studiul
unor forme, structuri, organisme sau procese naturale poate conduce la
solutii utile si inovatoare. Legaturile intre biologie si
tehnologie sunt investigate de bionica si biomecanica.
Aplicatiile tehnice ale principiilor de proiectare "copiate" dupa
modele naturale includ structurile usoare din aviatie inspirate din
formele fagurelui de miere, structurile stratificate de tip sandwich, sau
carligele scaietelui care au inspirat realizarea "scaiului".
Analiza sistemelor tehnice
Analiza sistemelor
tehnice existente reprezinta unul dintre cele mai importante mijloace de
imbunatatire a solutiilor, sau chiar de generare a unora
originale.
Aceasta analiza
necesita o disecare mentala sau chiar fizica a produsului.
Procesul poate fi considerat o forma de analiza
structurala potrivita in descoperirea legaturilor logice, fizice
sau formale.
Sistemele existente analizate pot include:
produse sau metode de
productie ale concurentei;
produse mai vechi sau metode de
productie ale propriei companii;
produse similare sau ansambluri la care anumite subfunctii sau
parti ale structurii functiei corespund cu cele cautate.
Datorita faptului ca sistemele analizate
functioneaza, solutiile au trecut proba si se dovedesc
viabile, metoda poarta numele de "exploatarea experientei".
Este o metoda simpla si la indemana, insa contine
o "capcana", in sensul ca proiectantul poate intra intr-un cerc
vicios al solutiilor existente, incetand a cauta solutii noi,
originale.
Analogii
Adesea, in cautarea
solutiior si in analiza proprietatilor sistemelor, este util ca sistemul (sau problema) considerat sa fie
inlocuit cu unul analog luat ca model. In sistemele tehnice, analogiile pot fi
obtinute, de exemplu, prin schimbarea tipului de energie utilizata;
chiar si analogii cu sisteme din domenii extra tehnice pot fi extrem de
utile.
Analogiile sunt
utile si la studiul comportamentului unui sistem, folosind tehnici de
simulare si de modelare.
Masuratori si
teste pe modele
Unele dintre cele
mai importante surse de informatii le reprezinta masurarea
sistemelor existente si testele efectuate pe modele. De altfel,
latura experimentala reprezinta o parte integranta a procesului
de design (vezi Cap.1).
In mod similar,
testarea si modificarile succesive ale solutiilor de tip
software apartin acestui grup de metode empirice.
3.2 Metode creativ-intuitive
Adeseori, proiectantii cauta si gasesc
solutii pentru diversele probleme prin intuitie, altfel spus,
solutia le vine brusc, ca intr-o revelatie. Acest
lucru se intampla, dar numai dupa o perioada de gandire,
de reflectie.
Sunt cunoscute in
prezent peste 12 tehnici de dezvoltare sistematica a
creativitatii. Idei bune, uneori geniale, existente in subconstient pot fi aduse
la lumina in acest mod; ele se datoreaza cunostintelor,
experientei si rezulta ca asociatii de idei.
Cea mai simpla si obisnuita metoda de
gasire a solutiilor consta in discutii critice intre
colegi. Totusi, aceste discutii implica cunoasterea
unor tehnici specifice: a intrebarilor
persistente, a negarii, a pasilor mici etc.
Brainstorming-ul reprezinta probabil cea mai binecunoscuta tehnica
pentru generarea ideilor. O
sedinta tipica de brainstorming consta in
actiunea comuna a unui grup de specialisti (intre 5 si 15
participanti), care au ca obiectiv generarea unui numar cat mai mare
de solutii alternative la o tema data. Metoda este
mai eficienta cand este aplicata unor probleme specifice,
particulare, decat in cazul celor de ordin general. Subiectul trebuie sa fie familiar tuturor participantilor si
sa nu necesite mijloace grafice sau analitice in scopul comunicarii
intre membrii echipei.
Brainstormingul se bazeaza pe un
numar de patru principii fundamentale:
Criticile nu sunt permise. Orice
incercare de a analiza, respinge sau evalua o
solutie sau o idee trebuie amanata pana dupa incheierea
sedintei. Ideea metodei este de a crea un
mediu propice generarii ideilor in mod liber.
Ideile sugerate pot si trebuie continuate de catre
ceilalti participanti. Membrii
grupului trebuie sa genereze o
inlantuire prin asociatii de idei, care sa conduca la
idea finala, obtinuta cu aportul unui numar cat mai mare
dintre ei. Astfel, toate ideile rezultate in urma unei sedinte de
brainstorming sunt considerate un rezultat de grup.
Participantii sunt obligati sa
divulge toate ideile care le trec prin minte, fara nici o
restrictie. Toti membrii grupului
trebuie sa consimta ca orice idee,
oricat de nerealista sau ciudata ar parea, poate contine un
element esential pentru solutia finala.
Un obiectiv cheie il reprezinta furnizarea unui numar cat mai
mare de idei intr-un timp foarte scurt. In mod normal,
un grup poate genera cam 30-50 de idei pe perioada de 30-45 de minute, cat
dureaza, de regula, o sedinta de brainstorming.
Exista o serie de intrebari generale pe
care orice participant si le poate pune lui, sau grupului, in timpul
sedintei de brainstorming. Aceste intrebari au drept scop stimularea fluxului de idei.
Exemple de astfel de intrebari sunt:
Ce idei noi pot sa apara prin combinarea unor functii sau
scopuri?
Ce
altceva? Cine altcineva? In
alt loc? In alt moment?
Ce
mai poate fi adaugat? Ce mai poate fi scos/redus?
Poate
fi schimbata culoarea, materialul, miscarea, forma?
Este
cu adevarat necesar?
Ce se intampla
daca se roteste cu capul in jos, in
oglinda, de la coada la cap?
Ar putea fi
gasita o alta utilizare?
Tehnica Brainstorming nu este
foarte dificila, dar necesita putina experienta. Cheia succesului metodei consta in abilitatea liderului
si, in egala masura, in alegerea participantilor.
Este recomandabil ca membrii echipei sa aiba
specializari (poate si experienta) diferite; de asemenea,
intre acestia nu trebuie sa existe rivalitati de orice
natura.
Metodele
intuitiv-creative au si dezavantaje:
ideea potrivita nu vine
intotdeauna la timpul potrivit;
conventiile si
prejudecatile de natura personala pot inhiba dezvoltarea
ideii originare;
lipsa de informatii despre noi tehnologii sau procedee poate
influenta negativ valoarea solutiei.
Alte metode, oarecum
similare cu brainstorming-ul, sunt descrise succint in continuare.
Metoda 635 este
numita astfel datorita structurii de functionare. Sunt
implicati 6 participanti carora li se cere sa furnizeze 3 solutii sub forma de
cuvinte cheie. Dupa un interval de timp,
solutiile sunt transferate unui vecin care, dupa studierea
sugestiilor primite dezvolta cate trei continuari pentru fiecare.
Procesul continua pana cand fiecare set originar de trei solutii
a fost completat de catre alti 5 participanti. Metoda are
atat avantaje, cat si dezavantaje.
Avantaje: o
solutie buna poate fi dezvoltata mai sistematic, se poate
urmari cine a dat ideea cea mai buna, grupul nu necesita un lider.
Dezavantaje:
izolarea si lipsa stimularii pot reduce
creativitatea.
Metoda expozitiei este similara brainstormingului, insa combina
efortul individual cu cel de grup. Metoda este
potrivita pentru furnizarea solutiilor in etapa de proiectare a
formelor, deoarece expunerea la vedere se preteaza la reprezentarea
solutiilor sub forma de schite. Timp de 15 minute, membrii
grupului creaza solutii care pot include
elemente grafice. Apoi, solutiile sunt afisate pe
pereti, ca intr-o expozitie, astfel incat toti membrii grupului
le pot vedea si comenta pe o perioada de 15 minute. Ideile si comentariile de grup sunt dezvoltate individual in
continuare. Metoda are certe avantaje dintre care se pot mentiona
formularea ideilor prin schite si crearea unei arhive de
solutii.
Metoda Delfi implica participarea unui grup de experti
intr-un anumit domeniu, carora li se cere opinia, in scris, despre o
anumita problema. In prima etapa trebuie facute sugestii spontane
referitoare la punctul de plecare in vederea rezolvararii problemei.
Cunoscand lista anterioara, participantii trebuie sa
sugereze continuari pentru fiecare punct de plecare. In final se face
evaluarea solutiilor in sensul ca participantii trebuie sa marcheze solutiile care au cele mai bune
sanse de reusita.
Sinectica este
o tehnica de creativitate bazata pe gandirea analogica,
adica pe abilitatea de a vedea legaturi si paralelisme intre
subiecte aparent extrem de diferite. Similar grupului de la brainstorming,
membrii echipei trebuie sa apartina
unui spectru cat mai larg de domenii. Grupul are cam sase
membri, dintre care este bine ca o parte sa fie din afara companiei.
Spre deosebire de
brainstorming, in acest caz, participantii se concentreaza toti
pe o singura solutie. Este folosita cu
rezultate deosebite in probleme de dezvoltare de produse noi si mai
putin la identificarea problemelor sau gasirea solutiior
potrivite pentru o anumita situatie. Sunt folosite patru
tipuri de analogii:
Analogii directe bazate in special
pe sistemele biologice (bionica).
Analogii personale in care
designerul trebuie sa-si imagineze cum s-ar comporta (si ar
reactiona) corpul sau sub efectul imaginat (de exemplu, cum s-ar simti daca ar fi un rotor de elicopter).
Analogii simbolice similare
metaforelor poetice in care unui lucru ii sunt conferite imaginar
caracteristicile altuia, cu alta
semnificatie (de exemplu, gura de incendiu, arbore de decizie).
Analogii fantastice bazate pe
imaginatia lasata libera sa
creeze lucruri care, de fapt, nu exista in lumea reala.
Sedinta grupului de sinectica incepe cu prezentarea
problemei de catre client sau conducerea companiei. Apoi se
cauta analogii care sa transforme problema
data in elemente familiare, mai apropiate de experienta membrilor
grupului. Cand apare o idee promitatoare, aceasta este
dezvoltata in grup pana la nivelul la care poate fi creat un prototip
susceptibil de a fi testat.
Un grup de
sinectica bine antrenat si rodat, poate gasi solutii
acceptabile pentru doua probleme majore si patru probleme secundare, intr-un
an.
3.3
Metode DISCURSIVE
Metodele
preponderent discursive furnizeaza solutii printr-o abordare
treptata, de tip pas cu pas, care pot fi influentate/deturnate pe
parcurs. Metodele discursive nu exclud intuitia a carei
influenta poate fi resimtita la solutionarea
problemelor particulare, dar mai putin in ce
priveste indeplinirea obiectivului general.
Literatura de
specialitate prezinta o serie de metode discursive, dintre care pot fi
mentionate cateva, mai importante.
Studierea
sistematica a proceselor fizice. Daca
solutia unei probleme implica un efect fizic (sau chimic, biologic),
care poate fi exprimat printr-o ecuatie cu mai multe variabile, rezultatul
poate fi identificat prin analiza relatiilor dintre acestea, mai concret,
prin relatia intre variabila independenta si variabila
dependenta, in conditiile in care toate celelalte marimi sunt
mentinute constante.
De exemplu, daca ecuatia
este de forma y = f (u,v,w), atunci, in conformitate
cu aceasta metoda, trebuie cercetate variantele
y1 = f (u,v,w), y2 = f (u,v,w)
si y3 = f (u,v,w),
in care variabilele subliniate sunt
mentinute constante.
Cautarea
sistematica cu ajutorul sistemelor de clasificare. Astfel de scheme de clasificare pot ajuta in mare masura
procesul de design, deoarece pot servi drept cataloage de design pe parcursul
tuturor etapelor de proiectare. Totodata sunt
utile la combinarea solutiilor partiale in solutii generale.
Acest gen de scheme mai sunt cunoscute sub denumirea de "matrice
morfologice".
Utilizarea
cataloagelor de proiectare. Acestea
reprezinta colectii de solutii verificate, pentru
diverse probleme. Ele contin informatii variate si
solutii pentru diverse niveluri de concretizare a conceptului:
acopera gama de solutii pentru efecte
fizice, principii de lucru, organe de masini, componente standardizate,
materiale etc. Cataloagele clasice erau continute in
manuale, culegeri, cataloage de firma, brosuri sau STAS-uri.
Acest gen de informatii se pot stoca pe calculator formand biblioteci
informatizate; avantajele acestora sunt multiple: viteza de cautare
sporita, actualizarea bazei de date mai buna, fiabilitatea suportului
de inregistrare etc.
Fig. Modificarea
geometriei functionale la asamblarea prin forma
Criteriile de clasificare determina structura catalogului.
Acestea influenteaza usurinta accesului
la informatie, si reflecta nivelul de complexitate al
solutiilor particulare.
4.
PROCESUL DE
PLANIFICARE SI DESIGN
Elementele fundamentale examinate in
precedentele doua capitole formeaza baza unei abordari
sistematice pe care orice inginer proiectant o poate urma, indiferent de
domeniul in care activeaza. Abordarea nu se bazeaza
pe o metoda unica, ci foloseste o suma de metode, unele
cunoscute mai bine, altele mai putin, combinate in diferite moduri, in
functie de obiectiv.
4.1 PROCESUL
GENERAL DE REZOLVARE A PROBLEMELOR
Metoda generala de rezolvare a problemelor, prezentata in
continuare, implica trecerea treptata de la calitativ inspre
cantitativ, fiecare pas fiind mai la concret decat anteriorul. In acest
context, se vor face referiri la doua aspecte ce
tin de psihologia cunoasterii: modificarea unei situatii
(operare) si testarea rezultatelor (evaluare/verificare).
Toate procedurile
propuse in continuare trebuie intelese ca indreptare operationale
bazate pe modelele de dezvoltare a produsului tehnic si pe logica de
rezolvare a problemelor din aproape in aproape (pas cu pas).
Activitatea de planificare si
design poate fi descrisa drept procesare de informatie. Dupa procesare,
este necesar ca varianta rezultata sa fie
imbunatatita, in sensul sporirii valorii solutiei. Acest
lucru poate fi realizat fie prin repetarea etapei (pasului) la un nivel superior de informare, fie prin executarea altor
etape de lucru.
Repetarea pasilor de lucru
reprezinta un proces iterativ prin care o
varianta de solutie este prelucrata pas cu pas, pana la
obtinerea unui rezultat satisfacator. Parcurgerea repetata
a unor pasi, realizarea unei bucle de reiterare, este
un procedeu des intalnit in toate etapele procesului de design. Pentru ca
procesul iterativ sa fie cat mai eficient, bucla
de ciclare nu trebuie sa fie prea larga, adica sa
contina un numar limitat de pasi. Subimpartirea
procesului in grupe de actiuni, separate prin actiuni decizionale,
asigura supravegherea fluxului de activitati si
realizeaza legatura intre obiective, planificare, executie
si control. Cu ajutorul acestor legaturi se
poate constitui schema logica a unui proces general de gasire a
solutiilor problemelor (fig.4.1).
Obiectiv
(problema) Confruntare
Informare
| | | |
| |  |
|
|
Reiterare la un nivel superior de informare
|
|
Definire
Creatie
Evaluare
Solutie Decizie
Fig. 4.1 Procesul general
de identificare a solutiilor
Orice
activitate de design debuteaza prin luarea la cunostinta,
situarea intr-un prim contact cu problema. Etapele
buclei sunt descrise succint, in continuare.
- Confruntarea problemei
cu ce se cunoaste sau nu se cunoaste
(inca). Intensitatea confruntarii depinde de
cunostintele, abilitatea si experienta designerului.
- Informarea
detaliata asupra proiectului in sine, asupra restrictiilor,
posibilelor solutii de principiu si asupra solutiilor
similare, este extrem de utila.
- Definirea
problemelor (problemei) esentiale in scopul fixarii obiectivelor
si a principalelor restrictii.
- Creatia
implica dezvoltarea mai multor idei (variante), eventual combinarea
lor.
- Daca numarul de
variante este mare, devine necesara evaluarea lor, urmata de decizia in baza careia este
selectata cea mai buna solutie.
Acest proces iterativ care porneste de
la confruntare, prin creatie, spre decizie, trebuie
repetat in fiecare etapa a procesului de design.
Fig. 4.2 Procesul general
de luare a deciziilor
Luarea
deciziilor implica urmatoarele consideratii (fig.4.2):
in cazul in care obiectivele
etapei precedente au fost atinse, se poate trece la urmatoarea etapa
(pas); daca rezultatele sunt nesatisfacatoare, procesul nu poate
avansa;
daca resursele permit
repetarea etapei (sau a mai multor etape precedente, daca este cazul), iar
previziunile sunt incurajatoare (se asteapta rezultate pozitive),
pasul poate fi repetat la un nivel superior de informare;
in situatia in care previziunile sunt negative, si nici
resursele nu permit revenirea, procesul trebuie stopat.
4.2 Etape de lucru in procesul de planificare si
design
In principiu, procesul de
planificare si design debuteaza cu activitatea de planificare si
clarificare a obiectivului. Acest lucru implica o
serie de actiuni, intre care identificarea functiilor necesare,
elaborarea solutiilor de principiu, construirea structurilor in sistem
modular, pana la final, reprezentat de elaborarea documentatiei
pentru intregul produs.
Procesul de planificare si
design poate fi impartit in urmatoarele etape principale:
1. Planificarea produsului si clarificarea temei: enumerarea/descrierea informatiilor.
2. Proiectarea conceptuala: specificarea principiului.
3. Proiectarea formelor:
descrierea proiectului constructiv (ansamblu).
4. Proiectarea componentelor: descrierea produsului si a
productiei.
Asa
cum se poate constata practic, in majoritatea cazurilor, intre aceste etape nu
se poate trasa o linie de demarcatie clara.
De asemenea, de multe ori este necesara
intoarcerea la etapa precedenta. De exemplu, din cauza descoperirii unor
noi functii auxiliare este necesara
intoarcerea la etapa proiectarii conceptuale in scopul refacerii
structurii functiilor.
Etapa
I: Planificarea produsului si clarificarea temei
Pentru
a ajunge proiect, o idee de produs trebuie sa fie
promitatoare atat din punct de vedere economic, cat si al
cerintelor pietei si companiei.
Stabilirea
conditiilor in care vor fi realizate produsele poate sa
fie rezultatul unui proces sistematic, dar si ca urmare a unor discutii
mai putin formale ori sedinte de generare a ideilor. Cateva idei
de produs sunt identificate si apoi discutate in scopul alegerii celei mai
bune. Rezultatul acestei etape este descrierea
informatiilor sub forma unei liste de cerinte.
Etapa
II: Proiectarea conceptuala
Dupa parcurgerea etapei de
clarificare, proiectarea conceptuala are ca scop determinarea
solutiei de principiu. Acesta poate fi obtinut prin
abstractizarea problemelor esentiale, stabilirea structurilor
functiei, identificarea celor mai potrivite principii de lucru,
urmata de combinarea acestor principii intr-o structura
functionala. Rezultatul etapei de
conceptie il constituie descrierea principiului.
Etapa
de proiectare conceptuala contine cateva faze
care trebuie parcurse in totalitate. Prin omiterea unei faze, pot aparea
erori ale solutiei de principiu extrem de greu de corectat in etapele de
proiectare a formelor sau de detaliere.
Etapa
III: Proiectarea formelor/proiectarea constructiva
In aceasta etapa,
proiectantul, pornind de la un concept (o
structura functionala, solutie de principiu), trece la
stabilirea structurii constructive a ansamblului general, in conformitate cu
criteriile tehnice si economice. Finalitatea acestei
etape o constituie descrierea amanuntita a proiectului de
produs.
Tema
Piata / Companie / Economie
Intocmirea
planului si clarificarea temei:
Analiza pietei si a
situatiei firmei;
Gasirea si selectarea ideilor
de produs;
Formularea unei propuneri de produs;
Clarificarea temei;
Elaborarea unei liste
de cerinte.
LISTA DE CERINTE
Dezvoltarea
solutiei de principiu:
Identificarea problemelor esentiale;
Stabilirea structurilor functiei;
Cautarea principiilor de lucru
si a structurilor de lucru;
Combinarea si stabilirea
variantelor conceptuale;
Evaluarea pe criterii
tehnice si economice.
CONCEPT (SOLUTIE DE PRINCIPIU)
Dezvoltarea
structurii constructive:
Design preliminar al formelor, alegere
materiale, calcule;
Selectarea celor mai bune proiecte
preliminare;
Limpezire si
imbunatatirea proiectelor selectate;
Evaluarea pe criterii
tehnice si economice.
SCHITA/PROIECT PRELIMINAR
Definirea
structurii constructive:
Eliminarea punctelor slabe;
Verificare contra erorilor,
influente perturbatoare,
costuri minime;
Pregatirea listelor preliminare de
componente precum si
documentatia tehnologica (fabricatie +
asamblare).
PROIECT DEFINITIV
Pregatirea
productiei si a documentatiei aferente:
Elaborarea desenelor si listelor de
componente;
Instructiuni pentru productie, asamblare
si transport;
Verificarea documentatiei.
DOCUMENTATIE PRODUS
| | | | | |
| |  |
| | | |
|
|
|
Fig.
4.2 Etapele
procesului de planificare si design
|
|
Uneori, este
necesara realizarea simultana a mai multor proiecte preliminare, in
scopul evaluarii acestora si al stabilirii avantajelor si
dezavantajelor fiecarei solutii. In final solutia este evaluata pe criterii tehnice si economice,
rezultand informatii care il situeaza pe designer la un nivel
superior de cunoastere.
De multe ori, se pot combina idei
si/sau solutii apartinand diverselor variante dezvoltate in
paralel, rezultatul, solutia finala, fiind de fapt un
hibrid, o insumare a elementelor pozitive apartinand acestora.
Proiectul
definitiv necesita verificarea indeplinirii functiei, a
compatibilitatii spatiale, a
eforturilor si rezistentei ansamblului. Totodata,
in acest stadiu, trebuie verificata viabilitatea economica a
proiectului. Numai dupa aceste verificari se
poate trece la etapa finala, de proiectare a componentelor si de
intocmire a documentatiei.
Etapa
IV: Finalizarea proiectului. Stabilirea detaliilor
Aceasta etapa contine
foarte multe si variate activitati: stabilirea aranjamentelor
spatiale, a formei si dimensiunilor finale ale componentelor,
proprietati ale suprafetelor (finisaje, acoperiri etc.),
stabilirea materialelor, posibilitati de productie, estimarea
costurilor, realizarea tuturor categoriilor de desene si documente.
Rezultatul etapei este specificarea
productiei.
Aceasta etapa finala este departe
de a fi lipsita de importanta, fiind una de rutina,
dupa cum s-ar putea crede. Lipsa interesului si desconsiderarea
etapei pot cauza aparitia erorilor, cand, de fapt unul dintre scopurile
acesteia este indentificarea eventualelor greseli si optimizarea, nu
atat la nivelul solutiei generale, cit mai ales in ce priveste
ansamblurile si componentele.
Din schema din figura 4.2,
rezulta ca urmatoarele activitati sunt cruciale:
optimizarea principiului;
optimizarea proiectului (forme,
materiale);
optimizarea productiei.
Aceste
activitati se intrepatrund si se influenteaza
reciproc. Este evident faptul ca unele criterii
importante de productie (dimensiuni, procedee tehnologice),
influenteaza intr-o mare masura etapa de proiectare
conceptuala, dupa cum materialele alese determina forma si
dimensiunile componentelor.
Principalele etape ale procesului de
design, descrise anterior, nu pot fi delimitate cu precizie, unul dintre
motivele principale fiind tocmai suprapunerea activitatilor specifice
fiecareia dintre ele. Astfel, este posibil ca o
decizie conceptuala sa necesite o schita, sau chiar un
desen la scara si invers, proiectul preliminar stabilit in etapa de
proiectare a formelor sa fie figurat doar sub forma unor schite
brute.
In schema din figura 4.2 nu este specificat nimic in legatura cu eventuale
componente sau ansambluri realizate de sub-contractori, deoarece aceasta
depinde de tipul de productie. Dat fiind specificul unui asemenea tip de
productie, intalnit cu precadere la constructiile modulare, sau
la familii de produse, acesta nu face parte, si nu urmareste
etapele procesului de design.
5.
Etapa I: PLANIFICAREA PRODUSULUI SI
CLARIFICAREA OBIECTIVULUI
Cu toate ca
planificarea produsului si clarificarea obiectivului sunt
doua activitati foarte diferite si sunt indeplinite de
catre departamente diferite ale companiei, ele sunt tratate in cadrul unei
etape unice, tocmai in scopul evidentierii
importantei integrarii celor doua activitati.
Proiectarea unui
produs industrial are la baza o idee: aceasta idee trebuie sa contina o serie de elemente
promitatoare, astfel incat produsul sa fie viabil din punct de
vedere tehnic si economic. In particular, daca tema proiectului vine
de la un client, aceasta conditie nu mai
este necesara.
5.1.
PLANIFICAREA PRODUSULUI
Planificarea produsului are la baza strategia companiei
si reprezinta o cautare sistematica, urmata de
selectarea si dezvoltarea unei idei de produs.
In plan restrans, planificarea produsului reprezinta
pregatirea in vederea dezvoltarii unui produs. In sens mai larg, aceasta
activitate include si urmarirea proiectarii si
fabricatiei produsului, precum si a comportarii acestuia pe
piata.
Companiile
inteleg si aplica acest proces in moduri diferite. In
multe cazuri, decizia este lasata pe mana
unei singure persoane, eventual a unui director de productie. In prezent, tot mai multe firme folosesc proceduri sistematice de
gasire a unor idei pentru produse noi, precum si pentru stabilirea
momentului optim pentru lansarea pe piata.
Elementul
de baza, si de pornire totodata, al procesului de planificare a produsului este
activitatea de marketing. Aceasta reprezinta de
fapt o interfata intre producator si client. Toate compartimentele unei companii contribuie la mentinerea
in competitie pentru castigarea, mentinerea si consolidarea
pietelor de desfacere. Acest lucru se realizeaza prin
focalizarea asupra clientului, prin:
cunoasterea si intelegerea clientului;
dialogul permanent cu clientul;
reactionarea intr-un mod adecvat la cerintele clientului.
Marketingul si planificarea produsului sunt doua
activitati care nu pot fi sepa-rate, fiind legate atat ca
metodica, cat si din punct de vedere organizational (fig.1.3).
Sistematic, procesul de planificare
a produsului se prezinta astfel:
Piata Companie Alte surse
1.
Analiza situatiei
Situatia
analizata
2. Formularea
strategiilor de cautare
Directii
de cautare
3.
Identificarea ideilor de produs
Idei
de produs
4.
Selectarea ideilor de produs
Idei
selectate
5.
Definirea produsului
Propunere
de produs
6.
Clarificarea obiectivului
Lista
de cerinte
DESIGN
Fig. 5.1 Procedura pentru
planificarea produsului
Factori stimulativi pentru planificarea produsului pot veni din
exterior (piata sau alte surse), sau din interior (compania
insasi). Acesti stimuli determina cele sase faze prezentate anterior in schema.
Exemple
de stimuli veniti din partea pietei:
pozitia pe piata a
produselor companiei atat din punct de vedere tehnic cat si economic;
modificari in cererea pietei (noi functii, moda etc.);
sugestii si sesizari ale
clientilor;
superioritate tehnico-economica a produselor concurentei.
Exemple de stimuli veniti din
alte surse:
schimbari de ordin economic sau
politic (cresterea pretului la petrol, restrictii de transport,
crize ale materiilor prime);
noi tehnologii sau rezultate ale
unor cercetari;
elemente legate de protejarea mediului si reciclare.
Exemple de stimuli veniti din
interiorul companiei:
idei noi sau rezultate ale
cercetarilor proprii;
identificarea unor functii
noi pentru largirea sau satisfacerea pietelor;
introducerea unor metode de
productie noi;
reducerea gamei de produse sau a
productiei; si
cresterea gradului de diversificare a productiei.
Acesti stimuli interni sau
externi genereaza 6 faze de lucru descrise
si analizate in continuare.
Fig. 5.2 Ciclul
vietii unui produs (aspecte economico-financiare)
|
|
5.1.1
Analiza situatiei
Analiza
situatiei companiei si produselor sale include cateva aspecte ce trebuie clarificate printr-o serie de investigatii,
fiecare avand un scop diferit.
Identificarea ciclului de
viata a produsului (fig.5.2).
Durata ciclului depinde de tipul
produsului si de ramura de activitate, dar, in general, tendinta este de scurtare a acestui ciclu. Analiza acestui ciclu
poate fi utila pentru identificarea necesitatii de diversificare
a productiei.
Stabilirea matricei produs-piata. Cunoasterea si clarificarea situatiei produselor
existente pe piata, apartinand propriei companii, sau din
exterior, firmelor concurente conduce la intocmirea unui tabel ca cel din figura 5.3, cu specificarea cifrei de afaceri, a profitului, a cotei
procentuale din piata etc. Rezultatul intocmirii unui astfel de tabel
trebuie sa fie relevarea punctelor solide, dar
si a celor slabe, ale produsului.
|
Piata
existenta
|
Piata noua
|
|
Centrale termice
|
Industrie energetica
|
Fabrici
componente
|
|
Hidroentrale
|
Tele
comunicatii
|
Domeniul casnic
|
|
|
Produse existente
|
Masurare curent electric
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Masurare caldura
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Masurare
volum
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Produse noi
|
Masurare timp
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Masurare presiune
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Masurare temperatura
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Masurare performante mecanice
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fig. 5.3 Matricea produs-piata pentru o firma
de sisteme de masura industriale
Determinarea competentei propriei companii. Reprezinta o extensie a etapei
precedente si are ca scop evaluarea posibilitatilor firmei
comparativ cu alti competitori. Aceasta analiza se bazeaza
pe sugestii si sesizari venite din partea clientilor, dar
si pe teste si rapoarte interne.
Determinarea nivelului tehnologic al companiei. Aceasta implica analiza propriilor produse, dar si ale
concurentei; de asemenea, analiza celor mai recente standarde,
regulamente, literatura de specialitate etc.
Estimarea tendintelor de dezvoltare. Tendinte in domeniul tehnologiei, al cercetarii
fundamentale, comportamentul clientilor, reglementari privind
protejarea mediului, pot constitui surse de informare pentru acest subiect.
Pe baza analizei situatiei se stabilesc in continuare
strategiile si domeniile de cautare.
5.1.2
Strategii de cautare
Aceasta faza
necesita parcurgerea pasilor urmatori.
Identificarea
oportunitatilor de ordin strategic, si anume, care din
variantele de strategie sa fie adoptata:
lansarea
unor produse noi pe piete existente/curenta (campul III, fig.5.3);
deschiderea
unor piete noi cu produse existente (campul II, fig.5.3);
lansarea unor produse
noi pe piete noi (campul IV, fig.5.3) - situatia de risc maxim.
|
Criteriu
|
Competitori
|
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
|
Profit
|
|
|
|
|
|
|
Procent din piata
|
|
|
|
|
|
|
Starea pietei
|
|
|
|
|
|
|
Intretinere
|
|
|
|
|
|
|
Service
|
|
|
|
|
Legenda
la fel;
+ mai
bun(a);
- mai
rau/rea
|
|
|
|
Termene de livrare
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Produs
|
|
|
|
|
|
|
Management
|
|
|
|
|
|
|
Dezvoltare produs
|
|
|
|
|
|
Fig. 5.4 Matricea pentru analiza companiilor concurente
]dentificarea necesitatilor si a tendintelor. Pentru stabilirea
directiilor de cautare este esential
sa fie cunoscute necesitatile clientilor si
evolutia pietelor. Informatii pretioase se obtin din
urmatoarele directii:
probleme sociale
(reglementari legate de mediul inconjurator: gropi de gunoi, ape
reziduale etc., somaj, reducerea saptamanii de lucru);
probleme in
lantul de transport/aprovizionare.
Pentru acest din urma caz, exista cateva instrumente utile:
metoda 'matricea necesitati - forta companiei'
in care sunt prezentate cerintele clientilor in opozitie cu
punctele forte ale companiei, si metoda 'analiza client -
problema' [5].
Domenii (obiective) preferate ale
companiei.
Stabilirea domeniilor de
cautare.
Parcurgerea fazelor anterioare
trebuie sa aiba ca rezultat - in urma
procesului de selectie - deteminarea unui numar limitat de
directii de cautare inspre care trebuie focalizata
atentia.
5.1.3
Idei de produs
Domeniile de cautare fiind
stabilite, se procedeaza la investigarea acestora prin metodele cunoscute:
metode creativ/intuitive (Brainstorming), workshops-uri, metode discursive
(scheme, diagrame, cataloage).
In
functie de gradul de innoire, punctul de pornire pentru un
nou produs, il poate constitui:
schimbarea functiei;
schimbarea principiilor de lucru;
schimbarea aspectului (forme, stil);
modificarea structurii
sistemului.
Intre functie,
principiul de lucru si compunerea formelor exista o stransa
legatura. Idei noi pot sa
apara in fiecare etapa a procesului de design, idei care pot schimba
fundamental viziunea asupra posibilei solutii finale. Spre exemplu:
Despre functie: Ce
functii isi doreste clientul? Ce functii
complementare sunt necesare? Care functii reprezinta
generalizari ale celor existente?
Despre principiul de lucru: Schimbarea principiului de lucru ar putea conduce la un
produs mai bun?
Despre compunerea/proiectarea formelor: Este spatiul util al produsului folosit in
mod adecvat? Formele sunt atractive? Poate fi imbunatatita ergonomia produsului?
5.1.4
Selectarea ideilor de produs
Ideile pentru produs sunt supuse unui proces de selectie
primara, in functie de obiectivele companiei. Doar la urma, la selectia finala, vor fi luate in
calcul criterii precum cifra mare de afaceri, dominarea pietei, sau
avantaje pentru client (Tab.5.1).
In acest stadiu,
identificarea ideilor promitatoare se poate face extrem de eficient
prin evaluare binara (DA/NU).
Tabelul
5.1 Criterii decizionale pentru planificarea productiei
Criterii Pondere
TELURILE COMPANIEI
- Acoperire financiara adecvata
- Cifra de afaceri mare
- Piata prospera (nivel mare al
vanzarilor)
- Dominarea unei piete (market leader)
- Piata favorabila pe termen scurt
- Avantaje mari pentru
utilizatori si calitate excelenta
- Produs diferit fata de
concurenta.
PUTEREA COMPANIEI
-
Posibilitati de diversificare a produsului (gama
de produs)
-
Pozitie solida pe piata
-
Investitii minime
-
Aprovizionare fara probleme
-
Posibilitati de rationalizare
- Risc
minim la inlocuirea produsului
-
Competitie redusa
-
Conditii favorabile de patentare
-
Restrictii generale reduse
5.1.5
Definirea produsului
In
aceasta faza, ideile promitatoare selectate anterior sunt
elaborate concret si mai detaliat. Este foarte
utila folosirea listei de control utilizata in dezvoltarea
produsului.
In
procesul de evaluare ar trebui inclusi reprezentanti din toate
compartimentele implicate: vanzari, marketing, cercetare-dezvoltare,
design.
Dupa elaborare, ideile sunt
evaluate in functie de toate criteriile pentru care exista suficiente
informatii (conf. Tabelul 5.1).
Cele mai bune
variante sunt inaintate compartimentului de dezvoltare drept 'propuneri de produs', impreuna
cu o lista de cerinte. Acest compartiment
dezvolta/optimizeaza produsul actual pe baza unor criterii cum sunt
cele prezentate in continuare.
Propunerea de produs trebuie:
A. Sa descrie
functiile dorite.
B. Sa
contina o lista preliminara de cerinte.
C. Sa formuleze
toate cerintele pentru 'solutia-neutra'
(independenta de principiul de lucru, de exemplu)
D. Sa indice un pret de cost sau un buget limita apropiat de
scopurile si posibilitatile companiei. Se stabilesc
totodata intentiile in ce priveste
volumul productiei, extinderea gamei de produse, furnizori, etc.
Aceasta
activitate incheie etapa planificarii produsului. Prin utilizarea
listei cu criterii decizionale,
sunt alese doar propunerile care corespund obiectivelor si
posibilitatilor companiei. Intocmirea si
dezvoltarea listei de cerinte asigura tranzitia usoara
si fara riscuri de la planificare la dezvoltarea
produsului.
Succesul este
asigurat in conditiile in care ambele departamente conlucreaza,
utilizand aceleasi metode si criterii de evaluare.
Competitia acerba impune
ca noile produse sa satisfaca
necesitatile pietei, sa fie realizate cu costuri minime
si sa fie economice in utilizare. In plus, pretentiile
clientilor sunt in crestere, ca si constrangerile; se poate
ajunge in acest fel, de exemplu, la restrictii sporite in ce priveste reciclarea si impactul asupra mediului
inconjurator atat la manufacturare, cat si in utilizare.
Produse care sa
raspunda unor asemenea cerinte complexe trebuie planificate sistematic, intrucat bazarea
pe idei aparute in mod spontan, sau ca urmare a evolutiei de tip
incremental a productiei, nu este suficienta in conditiile
pietelor actuale.
In sprijinul variantei de design
si planificare sistematica au fost formulate o serie de
recomandari:
marimea companiei
determina daca este, sau nu posibila dezvoltarea proiectelor de
mari dimensiuni, interdisciplinare; in companiile mici este nevoie de angajarea
unor consultanti pentru suplinirea lipsei de experienta;
utilizarea experientei
proprii reduce riscurile si creste increderea clientilor;
planificarea facuta
pentru o piata noua trebuie sa fie mai elaborata
si mai constiincioasa;
chiar si in cazul in care
ideea de produs a fost generata prin metode intuitive, se impune o
analiza a situatiei si un studiu de fezabilitate;
pentru a fi la curent cu
problemele clientilor este utila stabilirea unor legaturi
permanente cu cei mai importanti dintre acestia;
la introducerea unor produse noi,
timpul si resursele alocate procesului de planificare trebuie stabilite
luand in calcul necesitatea testelor si evaluarile de risc;
lansarea produsului pe piata cu intarziere poate avea un impact
negativ asupra reputatiei firmei, intrucat sugereaza existenta
unor probleme de ordin tehnic.
5.2
Clarificarea OBIECTIVULUI
Orice tema de proiect contine o serie de restrictii
care se pot schimba in timp si care trebuie intelese, pentru ca
solutia finala sa fie cea optima.
In acest scop, lista de cerinte intocmita la finalul fazei anterioare
(planificare productie/produs) este de
importanta capitala. Aceasta lista este
indispensabila in special in cazul proiectelor originale.
Tema/obiectivul cercetarii este data departamentului de design sau de dezvoltare
intr-una din urmatoarele forme:
comanda de dezvoltare (sub
forma de propunere de proiect);
comanda ferma (din
exterior);
cerere bazata pe sugestii si critici formulate de compartimente ca
cele de vanzari, cercetare, testare-incercare, montaj etc., sau chiar de
catre compartimentul de proiectare.
In scopul clarificarii
obiectivului, care poate sa nu contina
toate informatiile necesare, este necesara initierea unei faze
de colectare a informatiilor. Pentru clarificare, trebuie gasit
raspuns la urmatoarele probleme:
Care sunt obiectivele pe care
solutia ar trebui sa le indeplineasca ?
Ce proprietati trebuie
sa aiba ?
Ce proprietati nu
trebuie sa aiba ?
Odata ce
toate datele necesare au fost adunate, este recomandabil ca acestea sa fie
combinate intr-un sistem bazat pe etapele stabilite pentru procesul de design. In acest scop, trebuie intocmita o lista de
cerinte mai consistenta si mai detaliata decat cea
furnizata de client sau colectivul de planificare a productiei.
5.3
Lista de cerinte
La intocmirea unei asemenea liste este recomandabil ca cerintele sa fie
impartite in necesitati si dorinte.
Necesitatile sunt
acele cerinte fara de care solutia finala nu poate fi
acceptata. Ele pot fi stabilite calitativ (de exemplu, cerinte ca
"antiacvatic", sau "potrivit pentru conditii tropicale"), sau raportate la
niste limite (de exemplu: P>20kW; L 400mm).
Dorintele sunt
cerinte care sunt luate in considerare in functie de
posibilitati. Ele pot fi formulate sub forma de optiuni (de
exemplu, inchidere centralizata, sau ABS, la automobile) si este bine sa fie ierarhizate dupa
importanta.
Lista de cerinte poate fi
defalcata pe factori calitativi si cantitativi:
Cantitativi: Toate datele ce
includ numere si marimi, cum ar fi numarul de articole dorite,
greutatea maxima, puterea utila, debitul etc.
Calitativi: Toate datele implicand
variatii permise sau conditiii speciale ca: protectie contra
apei, la coroziune, la socuri etc.
In limita posibilitatilor, cerintele trebuie
cuantificate si, in orice caz, definite in termeni foarte clari.
Indicatii speciale, intentii sau proceduri, pot fi incluse in lista
de cerinte, care devine astfel reflexia tuturor compartimentelor implicate
in procesul de design, sub forma obiectivelor, dar si restrictiilor
de ordin general sau specific.
Primul
pas in clarificarea temei, il constituie stabilirea functiilor necesare
si a restrictiilor specifice temei (de exemplu: siguranta,
ergonomie, productie, controlul calitatii, asamblare, transport,
intretinere, manipulare).
O
varianta de format pentru o lista de cerinte este
cea prezentata in figura 5.5. Campul din stanga, sus este
pentru denumirea companiei; in centru se inscrie denumirea produsului, iar
spatiul din dreapta este rezervat pentru identificatori, coduri de
clasificare si numarul paginii. Prima coloana este
pentru indicarea modificarilor; in cea de-a doua se specifica
daca cerinta este dorinta (D), sau necesitate (N). Ultima
coloana este pentru inscrierea persoanei
responsabila de modificare.
|
Utilizator / Beneficiar
|
Lista
de cerinte
Pentru Produs proiect
|
Numar de identificare
Clasificare
Pagina
|
|
Modificari
|
N/D
|
Cerinte
|
Persoana responsabila
|
|
Data modificarii
|
Specificarea:
necesitate/dorinta
|
|
Responsabil:
Persoana/Grup de persoane
|
|
Inlocuieste specificatia nr. din
|
|
| | | | |
Fig. 5.5 Exemplu de
lista de cerinte
Formatul
listei trebuie sa fie in concordanta cu
standardele generale (de exemplu, ISO), precum si cu normele interne ale
companiei, astfel incat sa poata fi utilizat de cat mai multe
compartimente.
In cazul unor cerinte
esentiale, sau mai putin evidente, este
extrem de util sa fie notata sursa acestora, pentru
situatii in care sunt necesare motivatii sau explicatii
suplimentare. Astfel de explicatii pot deveni necesare dupa
parcurgerea etapelor mai avansate ale procesului de design, atunci cand
solutia este mai bine inteleasa.
De regula, intocmirea primei
liste este o activitate dificila pentru un
designer; ulterior, experienta castigata contribuie la
usurarea semnificativa a acestei activitati.
Pentru intocmirea listei de
cerinte este utila consultarea unei liste de
control (checklist), structurata fie pe categorii (Tabelul 5.2), fie pe
subsisteme (functii sau ansambluri). De exemplu, pentru
motoarele autovehiculelor, o astfel de lista poate fi
impartita pe motor, transmisie, caroserie etc.
Tabelul
Lista de control (checklist) pentru
intocmirea listei de cerinte
Domeniu Exemple
Geometrie Marime,
inaltime, grosime, lungime, diametru, gabarit, numar, aranjare
in plan / spatiu, legaturi.
Cinematica Tip de
miscare, directia miscarii, viteza, acceleratie.
Forte Directia
fortei, amplitudinea fortei, frecventa, greutate,
sarcina, deformatie, rigiditate, elasticitate, stabilitate,
rezonanta.
Energie Flux
energetic, eficienta (randament), pierderi, frecare ventilatie,
stare, presiune, temperatura, incalzire, racire, alimentare,
stocare, capacitate, conversie.
Material Proprietati
fizice si chimice initiale si finale ale produsului, materiale
auxiliare, materiale speciale.
Semnale Intrari
si iesiri, forma, displey, echipament de control.
Siguranta Principii de
siguranta, sisteme de protectie, operational, siguranta
(protectia) operatorului si a mediului.
Ergonomie Relatia om - masina, tip de operatie, acuratetea
proiectului, iluminare, estetica.
Productie Limitele de
fabricatie, marimea seriei, metode de fabricatie preferate,
mijloace de productie, nivel de calitate si tolerante.
Control
de calitate Posibilitati
pentru masuratori si testari, aplicarea unor reguli
speciale si standarde.
Asamblare Reglementari
speciale, instalare, fundatii, pozitionare.
Transport Limitari,
gabarite, mijloace de transport (dimensiuni, greutate), natura si
conditiile de asamblare.
Functionare Zgomot, uzura,
piata de desfacere, destinatie (ex.:TA,
THA).
Intretinere Interval de
revizie, verificari, inlocuire si reparare componente, vopsire,
curatare.
Reciclare Reutilizare, reprocesare, stocare,
pierderi (reciclare imposibila).
Costuri Costuri de fabricatie
maximale, costuri scule (SDV), investitii, uzura in timp.
Termene Data de
incheiere a proiectului, planificare si control proiect, termene de
livrare.
6.
ETAPA II: PROIECTAREA CONCEPTUALA
Proiectarea
conceptuala/principiala, sau designul conceptual, este
acea parte a procesului de design in care se trece la elaborarea unei solutii de principiu prin:
identificarea problemelor
esentiale, prin abstractizare;
stabilirea structurii
functiilor;
cautarea celor mai adecvate principii de lucru si a modului de combinare
a acestora.
Designul
conceptual determina principiul
unei solutii.
| | | | | |
| |  |
| | |  |
|
|
Fig. 6.1 Fazele procesului de proiectare conceptuala
|
|
|
Schema din figura 6.1
evidentiaza faptul ca faza de conceptie este
precedata de o decizie. Scopul
acestei decizii este de a raspunde la o serie de
intrebari, pe baza listei de cerinte stabilita in etapa
clarificarii obiectivului:
A fost tema clarificata
suficient, astfel incat sa permita
dezvoltarea unei solutii sub forma unui proiect?
Mai sunt necesare informatii
suplimentare referitoare la tema?
Este posibil ca obiectivele sa fie atinse in conditiile restrictiilor de
ordin financiar?
Este cu adevarat
necesara etapa de conceptie, sau solutiile cunoscute permit
trecerea direct la etapele de proiectare a formelor si detaliere?
Daca etapa de conceptie este absolut necesara, cum si cu ce amploare
trebuie dezvoltata?
Mai concret, etapa de conceptie
are drept scop determinarea elementelor de masina, a mecanismelor,
proceselor si configuratiilor, care, combinate intr-un anumit mod,
pot da nastere unui proiect care sa
raspunda cerintelor formulate. Aceasta este
etapa in care inventivitatea si creativitatea sunt stimulate si se
pot manifesta cel mai din plin.
De cele mai multe ori, aceasta
etapa implica formularea unui model, care poate fi de doua
feluri: analitic sau experimental. Lucrarea de
fata pune accentul pe dezvoltarea modelelor analitice bazate pe
efecte si principii fizice (vezi Cap.2).
Un alt
aspect deosebit de important in etapa conceptuala este sinteza.
Sinteza reprezinta acel proces prin care elementele conceptului sunt
aranjate intr-o anumita ordine, calculate si dimensionate in cel mai
potrivit mod posibil. Sinteza este un proces creativ
care este prezent in orice proiect, ca si in principalele etape ale
procesului de design.
6.1.
Identificarea esentei problemelor
Solutiile sau proiectele bazate
pe metode traditionale nu pot da satisfactie totala in
situatiile in care cheia problemei o detine o metoda sau o
tehnologie noua, un nou material, noi descoperiri
stiintifice etc.
Fiecare
birou de design este 'un depozit' de
experienta si de conventii, care concura in scopul
obtinerii unei solutii cat mai bune: mai economica, mai
neconventionala si mai lipsita de risc. Este posibil ca pe
timpul discutiilor, sa apara idei
si sugestii pentru obtinerea solutiei. Aceste idei pot sa apara, dar pot chiar sa existe in
subconstient, sub forma unor idei vagi, sau extrem de concrete
(fixatii).
In cautarea solutiilor optime, designerii,
trebuie sa evite a se lasa
influentati de idei fixe sau conventionale, fiind pusi in
situatia de a examina cu multa grija posibilitatile de
gasire a unor cai originale de obtinere a acestora. Pentru rezolvarea
problemei legate de fixatii, sau blocarea pe idei conventionale, este folosita abstractizarea.
Aceasta inseamna ignorarea a tot ce este
particular sau accidental si focalizarea pe general si esential.
Prin
abstractizare este posibil sa fie identificate
corelatii de nivel superior, mai generale si mai profunde. O astfel
de procedura are ca scop reducerea complexitatii si
comutarea accentului pe caracteristicile esentiale ale problemei. In acest fel, sfera de cautare se largeste, deci
solutiile cuprinzand aceste caracteristici vor fi mai multe. In acelasi timp, in mintea designerului se pot infiripa noi
scheme/structuri. Asadar, abstractizarea sprijina atat
creativitatea, cat si gandirea sistematica, face posibila
definirea problemei in asa fel incat este
eliminata posibilitatea obtinerii unor solutii
intamplatoare, iar solutia gasita este mai generala.
O astfel de generalizare conduce
direct la fondul problemei. Daca este corect
formulata, functia generala si principalele restrictii
devin clare, fara a dauna procesului de alegere a unei
solutii particulare.
Se considera ca tema/obiectiv
imbunatatirea (optimizarea) unei etansari cu
labirinti, in functie de o serie de restrictii.
Obiectivul este
descris in amanunt cu ajutorul unei liste de cerinte, astfel incat se
ajunge la formularea scopului ce trebuie atins. In abordarea
abstractizata, esentiala nu este
proiectarea labirintilor, ci problema etansarii
arborelui fara contact fizic intre elemente. Ca
restrictii, intervin spatiul limitat, costul limitat si timpul
de executie. Designerul trebuie sa
discearna care este esenta problemei:
imbunatatirea
functiei tehnice (calitatea etansarii sau siguranta
acesteia);
reducerea greutatii sau
a volumului;
minimizarea costurilor;
scurtarea termenelor (proiectare,
executie);
optimizarea metodelor de productie (tehnologii).
Toate
obiectivele prezentate anterior trebuie sa fie
satisfacute de solutia generala. Ponderea lor
insa poate fi diferita de la caz la caz. Cu toate acestea,
fiecareia dintre ele trebuie sa i se acorde
atentia cuvenita, deoarece poate conduce la descoperirea unei
solutii de principiu mai buna.
Odata
ce esenta problemei a fost stabilita, devine
mai usoara formularea obiectivului general in termeni de sub-probleme
principale.
Astfel, in exemplul de
fata, daca imbunatatirea
proprietatilor de etansare este
problema cruciala, trebuie gasite/imaginate alte sisteme de
etansare. Aceasta implica studierea curgerii fluidului prin canale
inguste si, prin cunostintele astfel dobandite, sa fie generate solutiile de optimizare.
In
cazul in care reducerea costurilor este
problema esentiala, dupa analiza structurii costurilor trebuie
analizat daca aceleasi efecte fizice pot fi realizate prin folosirea
unor materiale mai ieftine, prin reducerea numarului de componente, sau
modificand procesul de productie. De asemenea, pot fi cautate
concepte (idei) noi in ceea ce priveste
etansarea.
Formularea problemei si
abstractizarea
Clarificarea
obiectivului cu ajutorul listelor de cerinte ajuta la focalizarea atentiei
asupra problemelor, precum si la cresterea nivelului de informare.
Se poate spune ca elaborarea listei de cerinte reprezinta pregatirea drumului
inspre urmatoarea etapa. In functie de cunostinte si
experienta, obiectivul propus va fi mai mult sau mai putin nou
pentru designer.
Primul pas il
reprezinta analiza listei de
cerinte in raport cu functia obiectiv si cu
restrictiile principale, in scopul stabilirii esentei problemei. Aceasta analiza are
scopul de a releva aspecte generale si caracteristici esentiale ale
temei si se parcurge in 5 etape:
1. Eliminarea
preferintelor personale.
2. Omiterea
cerintelor care nu au legatura directa cu functia sau
cu restrictiile.
3. Transformarea
informatiilor cantitative in calitative si reducerea acestora la probleme
esentiale.
4. Generalizarea
rezultatelor din etapa anterioara.
5. Formularea
solutiei in termeni neutri (independent de solutie) - vezi Tab.6.1.
Unii pasi pot
fi omisi, in functie de natura temei sau marimea listei de
cerinte.
Tabelul 6.1 ilustreaza
abstractizarea realizata pe baza acestor cinci pasi, utilizand lista
de cerinte din figura 6.2. Formularea generala clarifica
faptul ca problema este masurarea
cantitatii de lichid, in conditiile in care cantitatea de lichid
variaza continuu, iar forma si dimensiunile containerului sunt
nespecificate.
Tabelul 6.1 Procedura
pentru abstractizare, la tema "Rezervor pentru combustibil
pentru un autovehicul" pe baza listei de cerinte din
figura 6.2.
Rezultate ale pasilor 1
si 2
Volum: 20-160 litri
Forma containerului: fixa
(rigida) si nespecificata
Conectare: pe partea
superioara sau laterala
Inaltimea
containerului: 150-600 mm
Distanta dintre container
si indicator: 3-4 m, ≠ 0 m
Continut de benzina
si motorina la temperatura: intre -250C si +650C
Iesire indicator: semnal
nespecificat
Sursa de energie (externa):
6V, 12V, 24V, cc. Variatie -15% pana la +25%
Precizia semnalului de
iesire ±3% (impreuna cu eroarea aparatului ±5%)
Sensibilitatea raspunsului:
1% din valoarea maxima a semnalului de iesire
Posibilitatea calibrarii
semnalului
Cantitatea minima
masurabila: 3% din valoarea maxima
Rezultate ale pasului 3
Diferite volume
Diferite
forme ale containerului
Conexiuni
diferite
Continuturi
diferite (fluiditate diferita)
Distanta dintre container
si indicator ≠ 0 m
Cantitatea
de lichid variaza in timp
Semnal
nespecificat
(utilizeaza
energie din exterior)
Rezultate ale pasului 4
Diferite volume
Diferite
forme ale containerului
Transmitere
la diverse distante
Masurarea
modificarilor cantitatii de lichid
Rezultate ale pasului 5 (formularea
problemei)
Masurarea
continua a cantitatii de lichid in containere de dimensiuni
si forme nespecificate si indicarea valorii masurate la
distante variabile fata de container.
|
Compania THD
|
Lista de cerinte
pentru: Rezervor de combustibil
|
Nr. de identificare
Clasificare
Pagina 1
|
|
Modificari
|
N/D
|
Cerinte
|
Responsabil
|
|
D
D
D
D
D
D
|
Container
Geometrie
H = 100mm - 600mm
Volum: 20-160 litri
20-630 litri
Forma fixa (rigida)
dar nespecificata
Container flexibil sau doar
partial rigid
Material: otel,
plastic
Conexiuni la container:
sistem baioneta, strangere cu colier; in partea superioara sau lateral
D=71mm, h=20mm (figura)
Rezervorul nu este presurizat
(este de tip ventilat)
Rezervorul verificat la 0,3 bar
Continut, limite de
temperatura
|
Lichid
|
Temperatura de utilizare [0C]
|
Temperatura de stocare [0C]
|
|
Benzina
|
|
|
|
Motorina
|
|
|
|
Ulei de motor
|
pana la +65
|
|
display
Sisteme pentru transmiterea
semnalului electric:
Instrument
cu magnet mobil (din comert)
Instrument
cu bimetal (din comert)
Computer de
bord
Sursa de energie
disponibila: 12V, 24V curent continuu
Variatii de tensiune: -10%
→ +25% din tensiunea nominala
Consumul de curent: max. 300 mA
sistemul de comanda
Geometrie
Se iau in considerare
restrictiile referitoare la container
Cinematica
Nu exista parti
in miscare
Energie
Vezi display
Material
Vezi container
|
|
|
Inlocuieste
specificatia nr. . . . . . . ..din . . ..
|
|
| | | | | | |
Fig.
6.2 Lista de cerinte: rezervor de combustibil pentru
autovehicule
|
Compania THD
|
Lista de cerinte
pentru: Rezervor de combustibil
|
Nr. de identificare
Clasificare
Pagina 2
|
|
Modificari
|
N/D
|
Cerinte
|
Responsabil
|
|
D
D
D
D
D
D
D
D
D
|
Semnal
Intrare
Nivel
minim de masurare: 3% din valoarea maxima
Semnal special
pentru epuizarea continutului
Semnal neafectat
de unghiul de inclinare a suprafetei lichidului
Posibilitatea
calibrarii semnalului
Posibilitatea
calibrarii semnalului la rezervor plin
Iesire
Iesire
indicator: semnal electric
Precizia
semnalului de iesire la valoarea maxima ±3%
±2%
(impreuna cu eroarea aparatului ±5%)
In conditii
normale, nivel orizontal, V=ct.
Capabil sa
reziste la socuri in conditii de conducere normala
Sensibilitatea
raspunsului: 1% din valoarea maxima
0,5%
din valoarea maxima
Legaturi intre intrari si iesiri
Distanta
intre container si display: ≠ zero metri
3-4
m
1-20
m
Posibilitatea
sursei de energie independenta
Productie
Productie de masa
Cerinte pentru testare
Conditii de
functionare ale autovehiculului
Acceleratie/deceleratie
±10 m/s2
Acceleratie
centrifuga ±10 m/s2
Acceleratie
pe verticala (vibratii), pana la 30 m/s2
Socuri pe
directie frontala, fara distrugeri, pana la 30 m/s2
Inclinare
frontala, pana la ±300
Inclinare
laterala, max. ±450
Testare la stropirea cu sare a
componentelor exterioare si interioare in functie de cerintele
clientului (standarde)
Conformitate cu regulamentele
pentru vehiculele grele
Operare, intretinere
Instalare de catre
persoane nespecializate
Durata de viata
estimata 104 cicluri (plinuri facute)
Minim 5 ani in serviciu
Nu necesita
intretinere
Gura de alimentare se poate
inlocui separat
Gura de alimentare cu
modificari simple pentru rezervoare de diferite dimensiuni
Cantitati:
10.000/zi pentru tipurile cu modificari
5.000/zi pentru tipul standard
|
|
|
Inlocuieste
specificatia nr. . . . . . ..din . . . . ..
|
|
| | | | | |
Fig.
6.2 Lista de cerinte: rezervor de combustibil pentru
autovehicule - continuare-
Odata identificata
esenta obiectivului prin formularea corecta a problemei, trebuie initiat un algoritm-chestionar, de tipul pas-cu-pas, in vederea
identificarii unor eventuale posibilitati de modificare a
obiectivului initial.
6.2.
Stabilirea structurilor functiei
Functia
generala
Conform celor
aratate anterior, in Capitolul 2, cerintele determina
functia; aceasta reprezentand de fapt, relatia intre intrarile
si iesirile unei fabrici, masina sau ansamblu. Formularea
problemei prin abstractizare face cam acelasi lucru. Astfel, odata ce esenta problemei generale a fost formulata,
este posibil sa fie stabilita o functie generala
care, pe baza fluxului de energie, material sau semnale, poate exprima
relatia intre intrari si iesiri, independent de
solutie. Aceasta relatie trebuie
specificata cat mai precis.
In exemplul din
figura 6.2, cantitati de lichid sunt introduse in- si
extrase dintr-un rezervor, iar
problema este de a masura si
arata/afisa cantitatea de lichid care se gaseste
inauntru in fiecare moment. Rezultatul, in sistemul material, consta
intr-un flux de material cu functia "stocare lichid", iar in
sistemul de masurare, un flux de semnal cu functia "masurare
si indicare cantitate de lichid". Cea de-a doua formula
reprezinta functia generala a
obiectivului specific considerat. Aceasta functie generala va fi divizata in subfunctii in etapa
urmatoare.
Defalcarea
pe subfunctii
In
functie de complexitatea problemei, si functia generala
rezultata va fi mai mult sau mai putin
complexa. Prin complexitate sporita se intelege o relativa
lipsa de trasparenta a relatiei intre intrari si
iesiri, o relativa neclaritate a proceselor fizice necesare, sau un numar relativ mare de ansambluri si componente
implicate.
La fel cum un
sistem tehnic poate fi impartit in subsisteme si elemente,
asa si o functie generala poate fi 'rupta'
in subfunctii de complexitate mai redusa. Prin
combinarea subfunctiilor rezulta structura
functiei, reprezentand functia generala.
Scopul divizarii in
subfunctii este:
determinarea subfunctiilor,
facilitandu-se astfel cautarea ulterioara a solutiilor;
combinarea subfunctiilor intr-o structura a functiei, simpla
si fara ambiguitati.
Optimizarea actiunii de
descompunere a functiei generale (numarul de subfunctii,
numarul de nivele pentru subfunctii, numarul de subfunctii
pe fiecare nivel - vezi fig.2.2), este
determinata de gradul de noutate a problemei, precum si de metoda
folosita pentru cautarea solutiei.
In cazul
proiectelor originale, nu sunt cunoscute nici subfunctiile, nici
relatiile intre acestea. In acest caz,
gasirea structurii optime a functiei constituie cea mai
importanta etapa a designului conceptual.
La proiectele adaptate (dezvoltare
de produs), structura este in mare masura
cunoscuta, astfel incat structura functiei se poate obtine prin
analiza produsului ce face obiectul dezvoltarii.
Fig. 6.3 Functia
generala si structura functiilor pentru un
utilaj de formatat biscuiti
Structurile
functiei sunt de mare importanta in dezvoltarea sistemelor
modulare. Un avantaj al stabilirii acestor
structuri este ca permite definirea clara a subsistemelor existente,
precum si a celor noi, astfel incat acestea pot fi studiate si
tratate separat.
Pe langa utilitatea lor in cautarea solutiilor,
structurile functiilor, sau subfunctiile acestora, pot fi folosite in
scopul realizarii unor scheme de clasificare, deci pot fi catalogate
(cataloage de design, ca in exemplul din fig.3.4).
De regula,
crearea structurii functiei incepe cu determinarea fluxului principal din
sistem, cu conditia ca acesta sa poata
fi identificat clar. Fluxurile secundare se stabilesc
mai tarziu, cand a fost deja stabilita structura de baza, cand se vor
stabili si cele mai importante legaturi intre subfunctii.
In acest stadiu se poate crea o structura de functii, sau de lucru,
provizorie, care va fi
imbunatatita ulterior.
Ca exemplu se
considera structura functiilor pentru un
utilaj folosit la formatarea biscuitilor (fig.6.3). In
acest caz, trebuie identificate subfunctiile necesare, si cele mai
potrivite, pentru indeplinirea functiei generale. Cele mai
importante subfunctii pot fi identificate fara prea mare
dificultate in cazul de fata, din procesul tehnologic de
fabricatie utilizat, si care este cunoscut.
Pentru gasirea celorlalte subfunctii, in scopul completarii structurii
functiilor, se va utiliza metoda
intrebarilor potrivite (v. Cap.3). Astfel, de exemplu, un
raspuns negativ la intrebarea: "Deseurile ar putea fi amestecate
cu materia prima si reintroduse in proces?" poate conduce la
necesitatea introducerii subfunctiei "Preparare".
Procesul de
prelucrare analizat implica un numar de 7
subfunctii, care pot fi combinate diferit in cadrul structurii de
functii. Figura 6.4 ilustreaza modul in care unele subfunctii pot fuziona in scopul obtinerii unei
solutii mai simple si mai economice.
Fig. 6.4 Variante ale
structurii functiilor pentru utilajul de formatat biscuiti
Exemplul
urmator ilustreaza determinarea structurilor functiei prin analiza
sistemelor existente. Aceasta metoda
particulara este potrivita pentru situatiile in care este
cunoscuta cel putin 1 solutie care are o structura a
functiilor adecvata, iar problema o reprezinta optimizarea
acesteia/acestora. Figura 6.5 prezinta etapele parcurse
la analiza unei valve pentru controlul debitului unui fluid (exemplu tipic de
intreruptor de tip inchis/deschis). Schema
prezinta functiile individuale ale diferitelor elemente, precum
si subfunctiile indeplinite de catre sistem. Cu ajutorul subfunctiilor poate fi intocmita structura
functiei, iar apoi aceasta poate fi modificata in scopul
optimizarii.
Utilizarea
practica a structurilor functiei
La stabilirea structurii
functiilor trebuie facuta distinctie intre proiect original
si proiect adaptat. In primul caz, la baza structurii
functiei sta lista de
cerinte si formularea, prin abstractizare, a problemei. Pentru cel de-al doilea, punctul de plecare il constituie structura
functiei, aflata prin
analiza solutiei existente.
In sistemele modulare, structura
functiilor are o influenta decisiva
asupra modulelor si a aranjarii acestora. In acest caz, structura
functiilor este afectata nu numai de
consideratii de ordin functional, dar si de necesitati
de fabricatie.
La stabilirea unei structuri a
functiilor trebuie avute in vedere urmatoarele probleme.
1. Initial, se stabileste o structura cu
putine subfunctii, identificabile cu elemente din lista de
cerinte; ulterior, aceasta structura poate fi extinsa
si desfacuta pas cu pas pana la nivelul subfunctiilor.
2. Daca relatia intre doua subfunctii
nu este cunoscuta indeajuns, cautarea primei
solutii de principiu se poate face pe baza simplei enumerari a
subfunctiilor, fara stabilirea legaturii logice sau fizice
intre acestea.
3. Legaturile de natura logica pot conduce
la structuri ale functiei in care principiile de lucru (mecanic, electric
etc.) pot fi anticipate.
4. Structurile functiei sunt incomplete in lipsa
specificarii fluxurilor (E, M, S). Cu toate acestea este
bine a se incepe prin focalizarea atentiei asupra fluxului principal
deoarece, de regula, acesta defineste proiectul. Structura
completa, incluzand toate fluxurile si toate corelatiile, poate
fi obtinuta prin iterare.
La stabilirea structurii functiei este
bine de stiut ca prin conversia de energie, material sau/si
semnal, unele subfunctii se repeta in majoritatea variantelor
si, din acest motiv, acestea trebuie introduse primele. In general,
acestea apartin uneia din urmatoarele categorii de functii:
modificare, variatie, conectare, sau stocare. In continuare sunt prezentate cateva exemple
pentru fiecare tip de conversie.
Conversia de energie
- modificare: electrica mecanica;
- variatia componentei energetice: amplificarea cuplului
de forte;
- conectarea energiei cu un semnal:
intreruptorul de curent;
transferul de energie: transferul de putere;
stocarea energiei:
stocarea energiei cinetice prin volanti.
Conversia de material
- modificarea starii: lichefierea gazelor;
- modificarea dimensiunilor: tabla de metal teava;
- transferul (schimbarea locului) materialului: extragerea
carbunelui;
- stocarea materialului: insilozarea graului etc.
Conversia de semnal
- modificarea semnalului: un semnal mecanic modificat
intr-unul electric;
- modificarea caracteristicilor: schimbarea amplitudinii
semnalului;
- combinarea semnalului cu material, energie sau alt(e)
semnal(e): marcarea materialelor, compararea valorii actuale a semnalului cu
altele standardizate;
- canalizarea semnalului: transferul de date;
- stocarea semnalului: stocarea in baze de date.
6. Pentru aplicatii in microelectronica este util ca structura functiei sa sugereze clar
folosirea modulara a elementelor: detectoare (senzori), operare, indicator
(display).
7. Structurile functiei trebuie realizate cat mai
simplu posibil, astfel incat sa conduca spre
solutii simple si economice.
8. In procesul de cautare a solutiei, trebuie
introduse doar structurile viabile.
In acest scop trebuie prevazuta o procedura de selectare a
acestora.
9. Reprezentarea structurilor functiilor se face cu
ajutorul unor simboluri simple si reprezentative (eventual standardizate).
10. Analiza structurilor functiilor conduce la
identificarea acelor subfunctii pentru care trebuie gasite noi
principii de functionare, precum si altele pentru care pot fi
folosite solutii cunoscute.
Structurile functiei au ca scop
facilitarea identificarii solutiilor si nu reprezinta un scop in sine. Gradul de detaliere al
acestor structuri depinde de ponderea inovatoare a temei, precum si de
experienta designerului.
6.3. Dezvoltarea structurilor de lucru
Principiile de
functionare (de lucru) trebuie gasite pentru diversele
subfunctii identificate; apoi, aceste principii trebuie combinate pentru
obtinerea structurilor de lucru.
Concretizarea structurii de lucru va conduce la solutia
de principiu.
Un
principiu de functionare trebuie sa reflecte efectul fizic necesar
pentru realizarea unei functii date, precum si caracteristicile sale
geometrice si de material. In multe cazuri, nu este
necesara cautarea unor efecte fizice noi, designul formelor
(geometrie si material) fiind singura problema de rezolvat.
De obicei,
designerii cauta principii de functionare care includ procesul fizic,
caracteristicile geometrice si de material, pe care ulterior le
combina in structuri de lucru. Ideile legate de natura si
forma purtatorilor de functii sunt prezentate, de regula, sub
forma de diagrame sau schite de mana.
Trebuie subliniat ca
aceasta etapa propune identificarea unui numar de variante de
solutii, ceea ce reprezinta un "domeniu
de solutii".
Intr-un capitol
anterior (Cap. 3) au fost prezentate metode si mijloace pentru
gasirea solutiilor. La cautarea principiilor de
functionare se pot utiliza aceleasi metode. In acest scop, de mare
importanta sunt: cautarea in literatura, metodele de
analiza a sistemelor naturale sau a sistemelor tehnice cunoscute, precum
si metodele bazate pe intuitie (Brainstorming, 635, Delphi etc).
Exemplul urmator incearca sa clarifice frecventa sporita a
situatiilor in care solutiile diferitelor subfunctii sunt
generate prin modificarea sistematica a geometriei si a
(proprietatilor) materialelor, fara schimbarea procesului
fizic.
Figura 6.6 prezinta solutia pentru
functia "suport din sarma" pentru turnarea
betonului armat. Miscarile
de lucru se pot realiza dupa toate cele trei directii (3 rotatii
si 3 translatii).
In
concluzie, cautarea principiilor de lucru (de functionare) pentru
fiecare subfunctie trebuie sa se bazeze pe urmatoarele:
importanta maxima
trebuie acordata principalelor subfunctii care determina
principiul solutiei generale si pentru care nu a fost
descoperita nici o solutie;
criteriile de clasificare si parametrii asociati (caracteristicile)
trebuie sa rezulte din relatiile identificate intre energie, material
si flux de semnale sau din sistemele asociate.
Fig. 6.6 Suport din
sarma pentru obtinerea betonului armat. Modelarea
reperului 1.
daca principiul de lucru este necunoscut, el trebuie dedus din efectele
fizice; daca efectul fizic a fost determinat, pot fi alese si
modificate acele caracteristici formale considerate mai adecvate
(suprafete, miscari, materiale).
designerii trebuie sa analizeze si sa determine care criteriu de
ordonare influenteaza principiile de lucru.
in vederea pregatirii pentru procesul de selectare trebuie notate
cele mai importante proprietati ale principiilor de lucru.
Combinarea
principiilor de functionare
In scopul
indeplinirii functiei generale, este necesar
sa fie elaborata solutia generala, prin combinarea
principiilor, intr-un proces de sinteza a sistemului. Baza
acestei combinari o reprezinta structura functiilor, care
reflecta in mod logic si fizic acele asocieri posibile sau utile ale
subfunctiilor.
Problema esentiala in
realizarea acestor combinari este asigurarea
compatibilitatii fizice si geometrice a principiilor de lucru.
Prin compatibilitate se intelege, in acest caz, un
flux lin (natural) de energie, material, semnale. O problema
ulterioara este selectarea celor mai favorabile
combinatii de principii din multimea de combinatii teoretic
posibile.
In
cazul modelarii suportului de sarma (reperul 1), sunt prezentate o
parte din solutiile obtinute prin combinarea miscarilor de
rotatie si/sau translatie a dispozitivelor de formatat (fig.
6.7)
Fig. 6.7 Solutii
de principiu selectate pentru formatarea reperului 1 al suportului de
sarma
In
concluzie, trebuie retinut:
se combina numai
subfunctii compatibile;
se generaza solutii
numai in concordanta cu lista de cerinte; totodata se
verifica si raportul cheltuieli/buget;
atentia trebuie focalizata pe combinatiile cele mai
promitatoare, concomitent cu evidentierea avantajelor acestora.
Selectarea structurilor de lucru
adecvate
Deoarece structurile de lucru nu sunt in
general foarte concrete, iar proprietatile sunt cunoscute doar sub
aspect calitativ, cea mai adecvata procedura de selectare este cea
bazata pe asa-numitele "harti (liste) de selectare", avand
ca principale activitati selectia si indicarea
preferintelor. Selectia se face pe baza criteriilor stabilite, pentru
fiecare dintre acestea acordandu-se un calificativ. In
final, fiecare solutie este notata in
termenii admis/respins, sau reevaluare.
Utilizarea practica a
structurilor de lucru
Dezvoltarea structurilor de lucru este cea mai importanta etapa in cazul proiectelor
originale. Etapa solicita in cea mai mare
masura creativitatea designerilor. Drept consecinta,
abordarea problematicii acestei etape este foarte variata si depinde
de gradul de noutate al temei; in extenso, depinde de: cantitatea de probleme
noi care trebuie rezolvate, de mentalitatea, abilitatea si experienta
designerului, precum si de ideile de produs provenite de la clienti
sau in urma procesului de planificare.
Pentru proiectele originale,
cautarea solutiilor trebuie sa se
focalizeze asupra functiei principale, cea care pare a fi
cruciala pentru functia generala. O varianta
interesanta de creare a solutiilor o reprezinta modificarea sistematica
a efectelor fizice si a caracteristicilor
formelor, considerate drept esentiale in solutiile initiale.
In cazul
proiectelor adaptate, principiile de lucru si structura de lucru trebuie
verificate in scopul stabilirii daca acestea (mai) corespund standardelor
tehnologice actualizate.
Generarea pas cu pas a principiilor
de lucru in vederea cautarii efectelor fizice si a
caracteristicilor de forma, este de obicei
integrata mental de catre proiectanti, prin realizarea de schite
de solutii. Aceasta se intampla deoarece
designerii gandesc cu preponderenta in configuratii si
reprezentari de principii, decat in ecuatii fizice.
Utilizarea metodelor intuitive
si a celor discursiv-sistematice poate conduce la extinderea domeniului de
solutii. Aceasta poate reprezenta uneori un
dezavantaj, iar pentru reducerea efortului se recomanda consultarea listei
de cerinte.
In acest stadiu,
adeseori sunt imposibil de estimat anumite caracteristici ale solutiei de
principiu legate, in particular, de productie si costuri. De aceea, selectarea principiilor de lucru adecvate necesita o
discutie (dezbatere) intr-o echipa multidisciplinara, in vederea
furnizarii unei decizii cu caracter calitativ, bazata pe o
experienta cat mai larga.
Evaluarea
variantelor de solutii de principiu
In vederea
evaluarii variantelor de solutii de principiu se recomanda
parcurgerea urmatoarelor etape.
1. Identificarea criteriilor de
evaluare
Evaluarea in
timpul fazei conceptuale trebuie sa
tina cont atat de caracteristicile tehnice, cat si de cele
economice si de siguranta. Criteriile de
evaluare au la baza lista de cerinte.
2. Stabilirea ponderii pentru
criterii de evaluare
Criteriile de evaluare pot diferi in importanta. In etapa de conceptie nivelul de informare este
relativ redus, si din acest motiv este recomandabil sa fie luate in
considerare toate criteriile, cu ponderi apropiate, indiferent de gradul de
importanta.
3. Compararea cu domeniile din lista
de control
4. Departajare, prin atribuirea de
puncte
VDI Guideline (standard german) propune utilizarea unei scari de
la 0 la 4. Suplimentar, se poate atribui un semn
care sa indice tendinta de crestere sau micsorare (
5. Determinarea valorii (totale)
Obtinerea
valorii totale este o chestiune de aritmetica: se
insumeaza valorile atribuite pentru fiecare criteriu.
6. Compararea variantelor de concept
De regula,
variantele cu punctaj de peste 80% si cu valori constant bune (nu
contin note extreme mici la nici un criteriu) pot "trece" mai departe
fara modificari; variantele cu punctaje intre 60% si 80%
pot merge mai departe, insa doar dupa eliminarea punctelor slabe.
7. Estimarea incertitudinilor din
evaluare
Etapa este foarte importanta, mai ales in etapa
proiectarii conceptionale, si nu trebuie sa fie omisa.
Trebuie stabilita proportia in care subiectul este
inca necunoscut si deci marja de eroare din evaluare.
8. Identificarea punctelor slabe
Asa cum s-a aratat anterior, sunt eligibile doar variantele cu
punctaj constant bun. Existenta unui punct slab poate crea probleme extrem
de neplacute ulterior, asa incat, daca nu este
posibila imbunatatirea solutiei, se prefera o
varianta cu punctaj mai slab, dar echilibrat.
Abordarea
practica a etapei de design conceptual
Alegerea conceptului sau a solutiei de principiu,
reprezinta baza de plecare pentru faza de concretizare a proiectului
(conceperea/proiectarea formelor).
Deci, de o mare importanta
in dezvoltarea produsului (proiectului de produs) sunt toate fazele etapei de
conceptie: stabilirea structurilor de functionare, transformarea lor
in variante de solutii de principiu si, in final, evaluarea acestor
variante. Decizia de a alege una sau mai multe solutii este
dificila si implica o mare responsabilitate.
Uneori,
actiunea de evaluare necesita realizarea unor modele functionale
la scara. Aceasta implica efectuarea unor
calcule preliminare, sau chiar a unor teste. Este
cunoscut faptul ca efectuarea calculelor si a desenelor,
determina cresterea timpului necesar etapei de conceptie cu
pana la 60%.
Pentru reprezentarea principiilor
si structurilor de lucru se foloseste schita de mana, care
are avantajul rapiditatii si evita conventionalismul
sistemelor CAD. Utilizarea calculatorului este
avantajoasa la stabilirea solutiei de principiu, pentru ca
permite efectuarea rapida a modificarilor.
7.
ETAPA III: PROIECTAREA FORMELOR
Proiectarea
formelor (sau proiectarea constructiva) reprezinta acea etapa a
procesului de design in care, pornind de la structura functionala,
sau conceptul unui produs tehnic, proiectul prinde viata, se
materializeaza. Dezvoltarea proiectului se face in
concordanta cu criteriile tehnice si economice si in
directia informatiilor acumulate pe parcurs.
7.1.
Fazele PROIECTARIi formelor
Finalitatea etapei
de compunere a formelor o constituie obtinerea proiectului sub forma unui
ansamblu general (aranjarea generala si spatiala),
proiectarea prelimi-nara a formelor (forma
si materialele tuturor componentelor), stabilirea, in principiu, a
procesului de productie si furnizarea de solutii pentru toate
functiile auxiliare. In toate acestea, aspectele
economice si tehnologice sunt de o importanta capitala.
Proiectul este
perfectionat cu ajutorul desenelor la scara, revizuite critic si
supuse unei evaluari tehnico-economice.
Asadar,
proiectul definitiv trebuie dezvoltat pana intr-un punct in care poate fi
realizata o verificare a functiei, durabilitatii,
productiei, asamblarii si a costurilor. Doar
ulterior se poate trece la etapa de pregatire a documentatiei de
productie.
Spre deosebire
de designul conceptual, in etapa de compunere a formelor, pe langa
binecunoscutele faze de cautare a solutiilor si de evaluare,
intervin o serie de faze complementare, cum ar fi identificarea erorilor
si optimizarea.
Procesul de creare si compunere
a formelor este foarte complex deoarece:
mai multe actiuni trebuie
realizate simultan;
serie de faze trebuie repetate la
diverse niveluri de informatie (reiterare);
influentele negative se transmit de la o zona la alta sub forma de
repercusiuni.
Din aceste motive, nu intotdeauna este posibila stabilirea unei ordini fixe (a unui plan)
pentru aceasta etapa.
| | | | | | | | | | | | | | | |
| |  |
| | |  |
|
| |
|
|
| |  |
|
| |
Realizarea
desenelor la scara in prezenta constrangerilor de ordin
spatial
|
|
|
| |
Identificarea
functiilor determinatoare a formelor
|
|
|
| |
Dezvoltarea
proiectelor preliminare si a formelor pentru principalele functii
determinatoare a formelor
|
|
|
| |
Alegerea celor
mai potrivite proiecte preliminare
|
|
|
| |
Dezvoltarea
proiectelor preliminare si a formelor pentru restul functiilor
determinatoare a formelor
|
|
|
| |
Cautarea
solutiilor pentru functiile auxiliare
|
|
|
| |
Dezvoltarea
proiectelor detaliate pentru functiile principale asigurandu-se
compatibilitatea cu functiile auxiliare
|
|
|
| |
Dezvoltarea
proiectelor detaliate pentru functiile auxiliare si
conturarea/finalizarea intregului proiect
|
|
|
| |  |
|
| |
|
|
| |  |
|
| |
Identificarea
erorilor si a factorilor perturbatori
|
|
|
| |  |
|
| |
|
|
| |  |
|
|
|
Fig. 7.1 Fazele
etapei de proiectare a formelor
|
|
Cu toate acestea,
poate fi sugerata o varianta de abordare generala.
Indiferent de varianta de drum este
aleasa, si de fazele parcurse, este recomandabil ca proiectul sa
porneasca de la abstract spre concret, de la calitativ la cantitativ, de la brut spre cizelat.
Principalele faze ale etapei de creare a formelor sunt prezentate in figura
7.1.
1.
Primul pas din aceasta etapa il constituie identificarea acelor
cerinte (cuprinse in lista de cerinte) care pot avea o
influenta cruciala in crearea formelor. Aceste cerinte se
incadreaza de obicei intr-una din urmatoarele categorii:
cerinte legate de marime: elemente de legatura, dimensiuni
conectori, intrari, iesiri etc;
cerinte legate de aranjare: pozitie, directie de
miscare, diverse fluxuri etc;
cerinte legate de material: rezistenta la coroziune,
fiabilitate, materiale speciale etc.
Cerintele referitoare la
ergonomie, siguranta, fabricatie, asamblare implica o
examinare aparte intrucat pot afecta dimensiunile, aranjarea spatiala
si alegerea materialelor.
2.
Apoi este necesara realizarea unor desene (trasaje) la scara, menite
a stabili constrangerile de ordin spatial (de exemplu, curse ale
elementelor aflate in miscare).
3.
In continuare, pe baza solutiei concept, se poate trece la realizarea unei
schite brute a ansamblului. Acest desen trebuie sa evidentieze
modulele, subansamblele sau componentele care sunt menite a indeplini
functiile principale. Trebuie stabilit care din purtatorii
functiei/functiilor principale influenteaza marimea,
forma si/sau aranjarea spatiala a produsului (de exemplu, debitul
necesar de amestec combustibil influenteaza dimensiunea supapei in
motoarele termice). De asemenea trebuie identificate functiile principale
care sunt indeplinite prin efectul unic al unuia - sau concertat al mai multor
- efecte (de exemplu, functia de transmitere a cuplului, combinata cu
o miscare radiala a unui arbore, poate fi realizata prin efect
unic, arbore elastic, sau prin combinarea a doua efecte: arbore rigid plus
cuplaj).
4. Este
dezvoltat in continuare proiectul preliminar, incluzand aranjamentul
spatial, formele si materialele provizorii pentru componente.
Rezultatul trebuie sa respecte restrictiile de ordin spatial,
completate cu determinari noi cum ar fi: grosimi de pereti, diametre
minime, ratii pentru danturi etc. In acest proiect se includ
componente/subansambluri standardizate sau preluate de la proiecte anterioare.
5. Unul
sau mai multe variante de proiect sunt alese pe baza unor proceduri ca cele
descrise in Cap. 3, cu ajutorul listelor de control.
6.
Urmeaza evaluarea necesarului de functii auxiliare (sustinere,
etansare, racire etc.) si se verifica solutiile
existente (standarde, cataloage, produse similare) in vederea utilizarii
lor. In caz contrar, se trece la gasirea de solutii in
concordanta cu cele pentru functiile principale.
7.
Proiectul preliminar se transforma in proiect detaliat in
concordanta cu regulile etapei de proiectare a formelor (subcapitolul
7.2), o atentie deosebita fiind acordata standardelor,
regulamentelor, calculelor ingineresti, testelor si incercarilor
experimentale. Daca este necesar, ansamblul poate fi impartit in
ansambluri sau zone, care sa fie evaluate separat.
8.
Proiectele realizate trebuie evaluate dupa criterii tehnice si
economice. Bineinteles, nivelul de evaluare este functie de nivelul
de dezvoltare a proiectului. Din acest motiv, decizia de evaluare poate fi
amanata in unele cazuri.
9.
Stabilirea variantei finale de proiect preliminar.
10.
Optimizarea si completarea designului formelor pentru varianta/variantele
de proiect selectata/selectate, prin eliminarea punctelor slabe
identificate in urma evaluarii.
11.
Proiectul trebuie verificat contra erorilor (greseli de proiectare) in
functionare, compatibilitate de natura spatiala etc.
si contra efectelor factorilor perturbatori.
12.
Etapa de proiectarea formelor poate fi incheiata prin intocmirea listei de
componente si a documentatiei constructive si de asamblare.
13.
Stabilirea proiectului definitiv care urmeaza sa treaca in faza
de realizare a proiectelor pentru elementele componente, numita faza de
detaliere.
Tabelul 7.1 Lista de control pentru etapa de proiectare a formelor
Categorii Exemple
Functie Este
indeplinita functia stipulata?
Ce
functii auxiliare sunt necesare?
Principiul de lucru Principiile
de lucru alese produc efectele dorite?
Ce
factori perturbatori pot sa apara?
Proiect Proiectul in
ansamblu, forma, materialele si dimensiunile
componentelor
asigura:
o
durabilitatea
adecvata,
o
rigiditatea,
o
dilatarea,
o
niveluri
acceptabile pentru coroziune si uzura,
o
durata in serviciu calculata?
Siguranta Au
fost luati in considerare toti factorii privind siguranta
componentelor,
a functiei, a functionarii sau a mediului?
Ergonomie A fost luata in
considerare relatia om-masina?
Au
fost eliminati/redusi la minim factorii de stres sau de
pericol?
Aspectele
estetice au fost avute in vedere?
Fabricatie Procesul tehnologic a fost analizat din punct de vedere
tehnic si economic?
Controlul calitatii Procedurile
necesare pentru verificare pot fi folosite atat in
timpul, cat si dupa fabricatie (la termenele
stabilite)?
Asamblare Toate
procesele se asamblare (interne si externe) pot fi
indeplinite simplu si in succesiunea corecta?
Transport Au fost examinate
si luate in considerare conditiile si
riscurile transportului (intern si extern)
Functionare Au
fost luati in considerare toti factori de functionare
(zgomot, vibratii, manipulare etc.)?
Reciclare Produsul poate fi
refolosit sau reciclat?
Intretinere Intretinerea
si inspectiile por fi realizate si verificate cu
usurinta?
Costuri Au fost supravegheate
si respectate costurile limita?
Termene Datele pentru
livrare pot fi respectate?
Exista modificari de proiectare care ar putea
imbunatati
situatia
termenelor?
7.2
Reguli de baza ale etapei
Etapa de proiectare a formelor este caracterizata prin deliberari
si verificari repetate. Fiecare proces de punere in forma
reprezinta o tentativa de indeplinire a unei functii date, prin
cele mai potrivite mijloace sub forma: proiect preliminar, materiale si
forma componentelor. Procesul debuteaza cu realizarea proiectului
preliminar, la scara, bazat pe cerinte de ordin spatial, si
continua prin luarea in considerare a sigurantei, ergonomiei,
productiei, asamblarii, intretinerii, reciclarii si costurilor.
Datorita
multiplelor corelatii, abordarea designerului trebuie sa
fie progresiva si iterativa (verificare si corectie).
Totodata, procesul trebuie sa permita
identificarea rapida a problemelor prioritare.
Designerul poate intocmi o
lista de control pe baza obiectivelor generale si a
restrictiilor; scopul acestei liste poate fi asigurarea ca nici un aspect esential pentru faza nu a fost omis.
Urmatoarele
reguli trebuie aplicate la realizarea oricarui produs. Ignorarea lor ar putea cauza probleme atat proiectantului, cat
si utilizatorului. Regulile de baza sunt: claritate, simplitate,
siguranta. Ele deriva din obiectivele generale, care
sunt:
indeplinirea functiei
tehnice;
atingerea fezabilitatii
economice;
siguranta individului si a mediului.
Claritatea se manifesta prin lipsa
ambiguitatilor de proiectare usurand previziunile asupra
performantelor produsului final.
Siguranta impune abordarea
consistenta a problemelor de rezistenta, fiabilitate, prevenirea
accidentelor si protectia mediului.
Simplitatea garanteaza (in
general) fezabilitatea economica. Un
numar redus de componente si forme mai simple pot fi realizate mai
repede si mai usor.
Prin respectarea acestor trei reguli
proiectantul poate spori sansele de succes ale proiectului sau,
intrucat focalizarea atentiei pe acesti factori conduce la eficienta
functionala, economie si siguranta.
In
acceptiunea limbajului tehnic, simplu inseamna mai putin
complex, 'usor de inteles', 'usor de
facut'. O solutie este mai
simpla daca poate fi realizata cu mai putine componente.
Asadar, proiectantii trebuie sa opteze
pentru solutii cu numar minim de componente, avand o forma cat
mai simpla.
Fig.
7.2 Aplicarea principiului claritatii la un montaj cu rulmenti.
a)
rulmentul din stanga preia tot efortul axial;cel
din dreapta compenseaza dilatatia;
b)
eforturile axiale sunt functie de
dilatatie, pozitia arborelui neprecizata;
c)
Prin introducerea unui element elastic se
elimina dezavantajele solutiei anterioare
Astfel,
de exemplu, din punct de vedere al formelor, prin simplitate se intelege:
forma geometrica pentru care
pot fi analizate si mai usor rezistenta si rigiditatea;
forme simetrice care permit identificarea
deformatiilor in timpul procesului tehnologic si/sau sub
actiunea sarcinilor mecanice sau termice.
Productia si controlul calitatii pot fi simplificate
si imbunatatite daca:
formele geometrice permit
utilizarea unor procedee bine cunoscute si controlate, care asigura
minimizarea timpilor de prelucrare;
procesele de productie
implica reglaje rapide si timpi de asteptare redusi;
formele alese faciliteaza operatiile de verificare si
inspectie.
Asamblarea este mai rapida si mai
sigura daca:
componentele care urmeaza a
fi asamblate se identifica usor;
instructiunile de asamblare
pot fi urmate usor si repede;
ajustarile la montaj sunt
clare, precise si exacte;
nu este necesara demontarea unor ansambluri pentru realizarea
altora.
Consideratiile
legate de siguranta se refera atat la indeplinirea
functiilor tehnice, cat si la protectia omului si a
mediului. Proiectantii recurg la o metodologie care cuprinde trei
stadii: -siguranta
directa
-siguranta
indirecta
-avertizare.
Garantarea sigurantei
directe inseamna alegerea unei solutii care sa
evite aparitia pericolului. Doar cand acest lucru este
imposibil, se recurge la siguranta indirecta, cu alte cuvinte
se intervine pentru izolarea potentialului pericol prin intermediul unor
capace, aparatori, garduri, bariere, etc. Avertizarea are
drept scop atragerea atentiei asupra pericolelor. Aceasta insa este o solutie de evitat, care nu se foloseste
singura, ci in combinatie cu una din metodele anterioare.
Norma germana DIN 31004
defineste siguranta drept "ne-expus
pericolului". Pericolul reprezinta o
amenintare a carui tip, amploare si actiune sunt cunoscute.
O situatie periculoasa este aceea in urma
careia sunt aduse vatamari omului sau mediului. Siguranta
este starea de fapt pentru care riscul este mai mic
decat riscul limita. Riscul limita
reprezinta nivelul maxim acceptabil pentru riscul specific unui sistem
tehnic sau situatie.
Protectia
la risc reprezinta reducerea riscului prin mijloace specifice in
scopul reducerii frecventei de aparitie, sau extinderii efectelor
negative.
In contextul sigurantei se incadreaza caracteristica de
fiabilitate a unui sistem, cu alte cuvinte, abilitatea acestui sistem de a stisface
cerintele operationale intre anumite limite si pe intreaga
perioada de functionare prevazuta. Asadar,
siguranta se regaseste la patru nivele: siguranta
operationala, siguranta operatorului uman, siguranta
mediului si masuri de protectie.
Principiile sigurantei directe
Pentru asigurarea si evaluarea
durabilitatii si a functionarii sigure a componentelor
unui sistem, proiectantii pot utiliza unul din urmatoarele principii:
principiul asigurarii duratei de viata, care impune ca toate
componentele, impreuna cu legaturile dintre ele trebuie realizate
astfel incat sa functioneze la parametrii calculati pe
toata perioada prevazuta;
principiul sigurantei in caz de defectare, conform caruia
defectarea unui component, sau functionarea sistemului la alti parametri
decat cei stabiliti, nu va avea consecinte grave;
principiul redundantei prin care sunt prevazute mijloace de
sporire a sigurantei si fiabilitatii sistemului.
Folosirea
redundantei in sistemele tehnice are drept scop sporirea
sigurantei acestora, prin faptul ca in situatia
deteriorarii unui component, sau sistem, exista alte elemente,
aranjate in serie sau paralel, care ii preiau functiile - in totalitate,
sau partial.
In literatura de
specialitate se vorbeste de redundanta activa
si redundanta pasiva. Spre exemplu,
redundanta activa inseamna prevederea unui numar mai mare
de motoare la un avion, sau folosirea cablurilor
multifilare. Initial, toate elementele sunt functionale (active), dar
in cazul in care un motor cedeaza, sau un fir se
rupe, celelalte elemente similare preiau functia celui defect. In cazul redundantei pasive, exista sisteme de
rezerva, care intra in functiune doar in cazul defectarii
unui element activ; de exemplu, seturile de pompe de rezerva folosite
pentru introducerea apei in reteaua de alimentare a unui oras.
Principiile sigurantei
indirecte
Metodele
sigurantei indirecte implica utilizarea unor sisteme de
protectie si a unor echipamente de protectie speciale.
Acestea se aplica in situatiile in care metodele sigurantei
directe sunt inadecvate.
Sistemele de protectie
trebuie sa reactioneze cand apare un
pericol. In acest scop, structura functiilor trebuie sa
contina un transfer de semnal (fig. 2.1), in sensul ca
exista o intrare care capteaza/inregistreaza pericolul, iar
iesirea este inlaturarea acestuia. Structura de functionare a
unui sistem de protectie se bazeaza pe o structura a
functiilor avand urmatoarele functii: captare - procesare -
actiune. Un exemplu relevant pentru acest tip de
siguranta il reprezinta sistemul multi-redundant de monitorizare
a temperaturii intr-un reactor nuclear.
Dispozitivele
de protectie indeplinesc functii de protectie fara
a procesa semnale. Exemple pentru acest caz sunt
diversele tipuri de cuplaje de siguranta care patineaza la
suprasarcina, centurile de siguranta din autovehicule etc.
Barierele
protectoare indeplinesc functiile de protectie in mod pasiv.
Acestea protejeaza prin mentinerea la distanta
(izolarea) personalului sau echipamentelor fata de sursa
potentiala de pericol.
Fig. 7.3 Exemple
de elemente de protectie: (a)
acoperire completa; (b) acoperire partiala - doar zona efectiv
periculoasa; (c) bariera de protectie
In principiu,
sistemele de protectie au ca scop evitarea pericolelor care pot afecta
omul sau mediul inconjurator. Cand totusi pericolul este iminent, trebuie prevenite consecintele
care pot aparea, prin oprirea utilajului/instalatiei, ori prin
interzicerea ca un utilaj defect sa poata fi (re)pornit.
Cand un
sistem de protectie sesizeaza un pericol, produce o modificare in
conditiile de lucru, urmata de una dintre actiunile de
contracarare. In acest caz, este necesar un element de
avertizare a operatorului/utilizatorului. Exemple de indicare a
schimbarii, precum si a cauzei acesteia: temperatura prea mare,
nivel scazut al uleiului, ecran de protectie deschis. Se
recomanda semnalizarea optica si sonora,
culori de avertizare, butoane speciale, precum si simboluri speciale
(fig.7.4).
Fig.
7.4 Simboluri utilizate pentru
avertizare/atentionare
|
|
Scopul barierelor de protectie este de a izola oamenii si/sau obiectele de sursa de
pericol si de a-i feri in acest fel de consecinte nedorite.
Solutia de principiu optima trebuie sa
realizeze o izolare completa a sursei de pericol. Solutiile practice
se pot limita doar la acoperirea zonelor periculoase, sau la amplasarea unui gard
la o distanta asiguratoare (fig. 7.3,c).
Aplicarea principiilor ergonomiei in domeniul sigurantei
industriale implica analiza profunda a relatiilor
om-masina-mediu si a sigurantei la locul de munca.
Dintre factorii de mediu psihologic, ignoraranta operatorului
si oboseala reprezinta principalele "pericole", surse sigure de
accidente. Tabelul 7.2 prezinta un exemplu
de lista cuprinzand un minim de cerinte pentru siguranta
industriala.
Tabelul 7.2 Cerinte minimale de siguranta pentru sistemele mecanice
In sistemele
mecanice, proeminentele sau elementele aflate in miscare trebuie
evitate cu precadere in locurile in care omul are acces
Echipament de protectie pentru:
roti
dintate, lanturi, curele de transmisie etc.;
elemente
in miscare de rotatie mai lungi de 50mm, chiar daca sunt moi;
toate
tipurile de cuplaje;
elemente
in pericol de a se desprinde in timpul miscarii;
componente
care se imping, se tamponeaza sau se rotesc (valturi);
componente
care cad (greutati, contra-greutati);
canale, fante, orificii pentru introducerea materialului,
de exemplu; latimea fantei nu trebuie sa
depaseasca 8mm.
In concluzie, se poate spune ca respectand cele trei reguli de
baza, siguranta, claritate, simplitate, designerii pot
creste sansele realizarii unui proiect de succes.
Experienta arata ca
trebuie inceput prin a analiza erorile si
factorii perturbatori pentru solutiile existente (dat fiind faptul ca
nu se porneste de la zero). Caracteristic bunilor designeri este faptul ca ei verifica incontinuu si
isi monitorizeaza actiunile in scopul identificarii
efectelor directe si indirecte.
Etapa de stabilire
a formelor implica o abordare flexibila, cu multe iteratii
si schimbari de directie. Pasii
trebuie selectati si adoptati la situatiile particulare in
functie de calitatile designerilor.
7.3.
Principiile ETAPEI de PROIECTARE A formelor
Principiile care guverneaza aceasta etapa
difera ca numar, in functie de autor, respectiv de scoala
careia ii apartine. Astfel, unii autori germani [Kesselring]
stabilesc urmatoarele principii:
principiul costurilor de fabricatie minime;
principiul spatiului (volumului) minim;
principiul greutatii minime;
principiul pierderilor minime;
principiul optimei manipulari.
Cu toate acestea toti
specialistii sunt de acord asupra faptului ca doar unul dintre
principii trebuie sa fie crucial pentru proiect,
celelalte fiind in situatia de dorinte sau restrictii, dupa
caz. Care dintre principii este predominant
reprezinta optiunea companiei, in functie de obiectivele
generale. Prin parcurgerea etapelor descrise anterior, i.e. elaborarea unei
liste de cerinte, identificarea esentei problemei prin abstractizare,
verificarea in conformitate cu lista de control (vezi Tabelul 7.1),
proiectantii transforma aceste principii in propuneri concrete, care
le permit stabilirea costurilor, spatiului necesar, greutatii
etc.
Abordarea sistematica poate
scoate in evidenta intrebari referitoare la modul in care,
data fiind problema si stabilita solutia de principiu, o
functie poate fi cel mai bine indeplinita ,
si care este tipul optim de purtator de functie. Principiile etapei de proiectare a formelor faciliteaza acest
capitol al procesului de design.
Astfel, pentru relativ banala
problema a transmiterii fortelor sau momentelor, ar fi indicat sa fie stabilit "principiul transmiterii
fortelor". Aceasta abordare poate genera un
numar sporit de principii, mai concrete; in aceasta situatie
principiile enuntate anterior devin functii obiectiv in procesul de
optimizare La aplicarea acestor principii, designerii trebuie sa verifice
eventualele contradictii care pot aparea. Astfel de
exemplu, principiul grosimii egale a peretilor la piesele turnate poate
veni in contradictie cu obiectivul (cerinta) obtinerii unei
greutati minime.
In continuare vor
fi prezentate, pe scurt, cateva dintre cele mai importante principii ale etapei
de proiectare a formelor.
7.3.1 Principiile transmiterii
fortelor
Rezolvarea
problemelor specifice ingineriei mecanice implica, in majoritatea
cazurilor, forte si/sau tipuri de miscari, precum si
aplicarea, conectarea, cumularea, canalizarea, varierea si transferul
acestora; de asemenea, implica conversie de energie, matrial si
semnal. Transmiterea fortelor trebuie inteleasa intr-un context mai larg, care sa includa aplicarea, transmiterea, transferul
momentelor de incovoiere si de torsiune.
Conform acestei categorii de
principii, proiectantii trebuie sa evite
orice schimbare brusca a directiei fluxurilor de forta,
determinate de modificari ale sectiunii reperului, de exemplu.
1. Principiul efortului uniform impune ca,
prin intermediul materialelor si formelor sa
se obtina o solicitare uniforma a piesei mecanice in timpul
functionarii (fig.7.5).
2. Principiul transmiterii fortei pe calea cea mai
scurta si directa. Un prim efect al
acestui principiu este principiul deformatiei minime (ex. automobile -
tipuri de suspensie). Acest principiu conduce la minimizarea numarului de
repere supuse efortului (implicate in transmiterea efortului), asigurand
totodata:
minimizarea consumului de
materiale (volum, greutate);
minimizarea deformatiilor.
De asemenea, este
de preferat ca solutiile adoptate sa includa eforturi de
compresiune sau tractiune, care determina deformatii mai reduse,
decat cele de incovoiere sau torsiune.
Fig. 7.5 Distributia
eforturilor in lagarele cu alunecare
3. Principiul deformatiilor identice
stabileste ca doua componente alaturate trebuie proiectate
in asa fel, incat sub sarcina sa se
deformeze in acelasi sens si, daca este posibil, cu aceeasi
cantitate. Prin respectarea acestui principiu designerul
poate obtine evitarea concentratorilor de tensiuni si cresterea
fiabilitatii sistemului.
4. Principiul echilibrului de forte. In general,
echilibrul fortelor este asigurat prin elemente
de contrabalansare sau prin constructii simetrice. Un
dispozitiv simetric aflat in miscare de rotatie trebuie echilibrat
din punct de vedere al fortelor de inertie; echilibrarea maselor in
miscare este absolut obligatorie pentru evitarea uzurii si a
scoaterii premature din uz a ansamblului. Motoarele automobilelor
reprezinta un exemplu concludent: daca
numarul de cilindri este prea mic pentru asigurarea unei echilibrari
perfecte, sunt folosite elemente sau contragreutati pentru
contrabalansare.
Ca regula generala, dar
fara caracter de obligativitate, in cazul fortelor mici si
mijlocii se opteaza pentru elemente de contrabalansare, iar la forte mari sunt de preferat constructiile simetrice.
Ca o concluzie
in ceea ce priveste principiul transmiterii
fortelor, trebuie subliniat ca:
fluxul de
forte trebuie sa fie intotdeauna inchis;
trebuie evitate
schimbarile sau devierile bruste ale fluxului de forte.
7.3.2 Principiul
divizarii functiilor
Urmatoarele
intrebari sunt puse atat in etapa de stabilire a structurii
functiilor, cat si in cea de proiectare a formelor, cand problema o
reprezinta indeplinirea functiilor, alegerea si evaluarea
acestora:
Care
subfunctii pot fi indeplinite printr-un mijloc unic?
Care
subfunctii trebuie (sau pot fi) indeplinite cu ajutorul mai multor
mijloace, distincte?
Principiul
divizarii functiilor permite o exploatare superioara a elementelor, incarcarea lor la sarcini mai mari,
asigura un comportament previzibil, corespunzator unei reguli de
baza: claritatea.
Acest principiu
are o serie de avantaje, intre care:
permite o
exploatare mai buna a componentelor implicate;
permite
optimizarea capacitatii de incarcare a elementelor;
asigura un
comportament lipsit de ambiguitati si conduce spre respectarea principiului
claritatii.
Separarea
functiilor permite optimizarea proiectarii in raport cu fiecare
functie si conduce la acuratetea calculelor. Pe
langa toate aceste avantaje, trebuie mentionat ca efortul
combinarii efectelor pentru indeplinirea mai multor subfunctii,
creste.
Exemplele de
ansambluri sau componente care indeplinesc simultan (sau succesiv) mai multe
functii sunt extrem de numeroase in practica. Astfel, peretele unui
rezervor de produse chimice trebuie sa combine functia de
retinere a fluidului, cu cele de etansare, rezistenta la
coroziune si de neutralitate in raport cu substanta (nu
reactioneaza chimic cu aceasta). Un rulment
radial cu bile poate sa preia si forte axiale reduse. Un cuplaj permite transmiterea momentelor, dar poate
compensa abaterile dimensionale radiale si axiale, deformatiile
termice etc.
Principiul
divizarii functiilor poate ajuta la cresterea
capacitatii de incarcare si permite o mai clara definire a comportamentelor componentelor.
7.3.3 Principiul
autoasigurarii
Acest principiu
se refera la alegerea si aranjarea elementelor sistemului in asa
fel incat prin interactiunea lor, capacitatea de realizare a functiei
sa sporeasca. Astfel, in
caz de sarcina normala, sistemul functioneaza la parametri
normali, iar in situatii de suprasarcina, sistemul se
autoasigura sporind siguranta in functionare.
Fig. 7.6 Ilustrarea
principiului autoasigurarii
Principiul se bazeaza pe efectul suplimentar obtinut prin
functiile sistemului (forte de etansare, cuplu de forte de
strangere, etc.) sau prin forte auxiliare (centrifuge, datorate
dilatarii etc.)
In figura 7.6 sunt prezentate cateva solutii de
autoetansare. Efectul suplimentar de etansare este obtinut datorita presiunii aerului din pneu,
arcului elicoidal sau din simering, ori datorita formei elementului care
preseaza manseta.
O varianta
de aplicare a acestui principiu o reprezinta
solutiile care se auto protejeaza, ca in cazul cuplajelor elastice cu
arcuri, tip Cardeflex, de exemplu.
7.3.4 Principiul
stabilitatii si dublei stabilitati
Conceptele de echilibru stabil, neutru si instabil sunt cunoscute
de la studiul mecanicii. La elaborarea solutiei, designerul trebuie
sa aiba in vedere efectele destabilizatoare
si sa incerce sa mentina sistemul stabil, sau
sa procedeze in asa fel, incat aceste efecte sa se anuleze
reciproc.
Prin aplicarea
principiului stabilitatii, proiectantii trebuie sa se asigure, fie ca perturbatiile sunt
anulate, fie ca-si reduc in mare masura efectele. Spre
exemplu, la proiectarea pistoanelor pentru pompe sau regulatoare (fig.7.7),
obiectivul principal este functionarea stabila,
cu frecari minime.
Fig. 7.7 Variante de
masuri pentru imbunatatirea distributiei presiunii
intr-un cilindru
In unele cazuri,
un comportament instabil sau bistabil este binevenit.
Principiul dublei stabilitati se bazeaza pe posibilitatea ca
sistemul sa functioneze stabil in doua
situatii distincte. Instabilitatea poate fi determinata de
modificarea unui parametru (presiune, temperatura, forta de
frecare), care atinge o valoare limita, iar principiul de autoprotejare,
comuta sistemul in cea de-a doua stare de functionare, tot
stabila. O aplicatie binecunoscuta a
acestui principiu o constituie proiectarea unei supape de siguranta,
care in mod normal este inchisa, dar in cazul depasirii
presiunii limita, se deschide, sistemul putand functiona in
continuare.
7.3.5 Principiul
evitarii erorilor de proiectare
La produsele de
mare precizie in special, trebuie obtinuta acea varianta de
proiect care sa asigure minimizarea
numarului de erori. Acest lucru poate fi realizat prin:
proiectarea unor structuri formate din componente simple
si putine ajustaje precise;
adoptarea unor masuri speciale (si specifice)
pentru evitarea erorilor;
selectarea principiilor de functionare si a
structurilor ale caror functii sunt independente de orice efect
perturbator;
asigurarea ca pentru fiecare factor perturbator exista minimum doi
parametri compensatori.
Aplicarea
acestui principiu determina calitati superioare ale produsului
in ceea ce priveste fabricatia, asamblarea
si intretinerea produsului.
Figura 7.8
ilustreaza acest principiu pe o solutie foarte simpla: un plunjer care are functia de a mentine
distanta constanta
intre doua elemente, cel conducator, respectiv cel condus. Adoptarea unei forme sferice pentru capetele plunjerului
asigura indeplinirea functiei si evitarea intepenirii
piesei datorita jocului din ghidaje.
Fig. 7.8 Ilustrarea principiului evitarii erorilor de
proiectare
7.4.
Design PERMISIV LA DILATARE
Materialele utilizate in sistemele tehnice au tendinta de
modificare a dimensiunilor sub actiunea unei surse de caldura.
Acest tip de probleme apar nu numai cand sursa de caldura este externa, ci si in sistemele care constituie
ele insele cauza incalzirii lor, precum si a componentelor din
proximitate (de exemplu, motoarele cu ardere interna, sau lagarele cu
alunecare).
Pe langa
efectul de dilatare datorat cresterii temperaturii, proiectantii
trebuie sa ia in calcul si modificarile dimensionale cauzate de
(supra)sarcini, in timp, adica deformatiile
plastice.
Materialele
solide se dilata in conformitate cu relatia binecunoscuta:
in care a reprezinta coeficientul de
dilatare liniara.
x10-6
| |
Invar (64%
Fe, 36% Ni)
Tungsten
Molibden
Crom
Vanadiu
Fonta
gri turnata
Otel
13% Cr
Titan,
Otel 0,35% carbon
Fier
Aur
Otel austenitic (inoxidabil) cu Cr, Ni, Nb Policarbonati
Cupru
Bronz
Poliacetati
(homopolimer)
Alama
Aluminiu
turnat (aliaje)
Nylon
66
Aluminiu Nylon
6
Magneziu (aliaje) Poliacetati
(copolimer)
Nylon610
Plumb
Zinc
|
|
|
|
|
|
 
|
Materiale metalice Materiale
sintetice
Fig. 7.9 Coeficientul mediu de
dilatatie pentru diferite materiale
Figura 7.9 prezinta coeficientii de dilatare liniara
pentru o serie de materiale solide, metalice si nemetalice. O
astfel de reprezentare este extrem de utila
proiectantilor intrucat furnizeaza informatii cu privire la o
eventuala combinatie de materiale. Se observa ca
materialele nemetalice sintetice au coeficienti de dilatare sensibil mai mari decat metalele.
Pentru a
determina diferenta de dimensiune Dl, proiectantul trebuie sa
cunoasca distributia temperaturii (pozitie si timp) in
interiorul piesei, ca si diferenta de temperatura in raport cu
valoarea initiala. Daca distributia temperaturii nu se
modifica in timp, dilatatia este constanta; in caz
contrar, dilatatia este fluctuanta (variabila).
7.5
Design ERGONOMIC
Ergonomia se
preocupa de caracteristicile, abilitatile si
necesitatile omului, si in particular se constituie intr-o
interfata intre om si produsele
tehnice. Pe scurt, scopul ergonomiei poate fi exprimat astfel:
sa
adapteze produsele tehnice la om;
sa adapteze omul la produse sau
activitati, avand ca mijloace educatia si experienta.
Produsele tehnice includ produsele de uz
casnic, dar si cele pentru petrecerea timpului liber, pentru
distractii etc.
Fig. 7.10 Dimensiunile de
gabarit medii in plan frontal si sagital (semisfere)
De altfel una
dintre multele definitii ale ergonomiei, aflate in circulatie
afirma ca: "Ergonomia este ansamblul
integrat de stiinte susceptibile sa ne furnizeze
cunostinte asupra muncii umane, necesare adaptarii rationale
a omului in munca si a muncii la om"
(B.Metz - Universitatea din Strasburg).
Elementul de pornire in aceasta activitate il constituie omul.
Oamenii pot lucra sau pot fi afectati de sistemele
tehnice in nenumarate feluri. Din acest motiv se spune ca ergonomia
este o stiinta multidisciplinara,
fiind abordate aspecte de ordin fiziologic, psihologic, sociologic, medical,
ingineresc. Cunoasterea solicitarilor omului in munca este necesara atat celor care proiecteaza sau
construiesc masini, instalatii, utilaje, dispozitive, scule sau
mobilier, cat si celor care conduc si organizeaza munca.
Manevrarea si folosirea produselor necesita din partea
operatorului miscari si/sau pozitii specifice.
Acestea rezulta ca urmare a aranjamentelor spatiale, a
imbinarii diverselor elemente de forma create in etapa de proiectare
a formelor si fiind raportate la dimensiunile corpului uman.
Fig. 7.11 Studiu pentru
obtinerea pozitiei corecte a unui conducator de autovehicul
Dintre
conditiile de munca, postura in timpul desfasurarii
activitatii constituie un element de
maxima importanta. Analiza pozitiei operatorului uman in
timpul muncii, presupune studierea dispunerii spatiale a
acestuia pe durata activitatii productive. Realizarea
diverselor pozitii in timpul lucrului cauzeaza aparitia
oboselii, in principal datorita solicitarilor fizice sau senzoriale.
Postura in timpul muncii depinde in majoritatea cazurilor de specificul muncii;
pentru cei ce deservesc masini si utilaje,
aceasta depinde de tipul masinii. De asemenea, la proiectarea unui produs,
trebuie studiate si analizate inclusiv post rile de utilizare, care sunt, la randul lor, de o mare
importanta.
La amplasarea elementelor de comanda si control trebuie
tinut cont de sferele de actiune a membrelor superioare ale omului
raportate la pozitia normala de lucru (vezi fig.7.10). In plus, se va tine seama si de alti factori, cum ar fi:
frecventa comenzilor;
spatiul de care dispune
operatorul;
postura predominanta;
tipuri de miscari
si/sau deplasari;
precizia si importanta
fiecarei miscari;
dimensiunile antropometrice medii
corespunzatoare zonei geografice;
necesitatea vizualizarii
tuturor aparatelor ce controleaza activitatea;
logica de utilizare;
nivelul de incarcare fizica si psihica.
In anumite cazuri,
cum ar fi la masinile-unelte, in corelatie cu amplasamentul locului
de munca se vor dispune anexele: dulapul de scule si SDV-uri, mesele
(containerele) pentru depozitarea semifabricatelor si a pieselor finite
etc.
Corpul operatorului
se comporta ca un sistem autoreglabil care adopta pozitia cea mai
adecvata intr-o situatie spatiala data. Astfel,
pozitia de lucru va fi determinata de localizarea elementelor de
comanda si supraveghere. Se recomanda ca amplasarea elementelor
de comanda si supraveghere sa se faca in zonele optime
recomandate de literatura de specialitate, zonele periferice fiind permise
numai in cazuri de exceptie (folosire rara si de scurta
durata).
O
alta necesitate fiziologica a omului este temperatura corpului care
se situeaza intre 360 C si 380 C. Temperaturile
exterioare mai ridicate sau mai scazute sunt compensate prin mijloace
caracteristice (de exemplu, surplusul de caldura este indepartat
din zonele sensibile, prin fluxul sangvin). Respectarea conditiilor de
lucru, precum si contracararea influentelor climatice trebuie
realizate prin masuri tehnologice, cum ar fi ventilarea spatiilor,
alternarea lucrului cu pauze etc.
Tabelul 7.3 Aspecte ergonomice pentru lista de cerinte si criteriile de
evaluare
Tipul de implicare activa a
omului intr-un sistem in scopul atingerii unui obiectiv
o
necesar/dorit
o
efectiv
o
simplu
o
rapid
o
precis
o
sigur
(incredere)
o
scutit de erori
o
clar
o
invatare
Implicarea
activa sau pasiva prin efecte perturbatoare sau secundare asupra
omului
o
solicitare in
limite acceptabile
o
oboseala
redusa
o
stres redus
o
sigur,
fara risc de natura fizica
o
fara
pericol pentru sanatate
o
stimulare,
schimbare, atragerea atentiei, lipsa monotoniei
Exista
si o alta categorie de elemente, de natura psihologica, ce
trebuie luate in considerare in cadrul procesului de proiectare a produselor
tehnice. De exemplu, folosirea senzorilor poate fi influentata de
factori cum ar fi iluziile optice, prezenta sau absenta atentiei
distributive, interpretari diferite etc.
Fig. 7.12 Logica amplasarii
aparatelor de masura pe un panou de
comanda
Logica
de functionare constituie un alt element aprtinand factorilor
psihologici. Astfel, ordinea de amplasare a aparatelor sau comenzilor se va corela cu cea de citire, sensul citirii fiind fie de sus
in jos, fie de la stanga spre dreapta (fig. 7.12)
Un produs bine proiectat ar trebui sa solicite la minim
gandirea necesara operarii, astfel incat atentia sa
poata fi focalizata pe actiunea curenta. De exemplu
relatia intre miscarea elementului de control si reactia
aparatului de control trebuie sa fie evidenta si conform
obiceiurilor locale (culturale).
Fie
ca produsul care urmeaza sa fie proiectat si care trebuie
sa respecte principiile ergonomice este bine cunoscut (de exemplu un panou
de comanda, un scaun de birou/automobil), sau nu, este utila
verificarea si confruntarea cu o lista de control. Un exemplu de
lista de cerinte ergonomice este prezentata in tabelul 7.4.
Tabelul 7.4 Principalele categorii pentru identificarea cerintelor
de ordin ergonomic
Categorii Exemple
Functie Divizarea
functiilor, tip de functii, tip de activitati
Principiu de lucru Tipul si
intensitatea efectelor fizice si chimice; consecinte
precum vibratii, zgomot, caldura
Compunerea formelor
Tip Tipuri
de elemente, configuratii, tipuri de operatii
Forma Formele ergonomice ale
ansamblului si componentelor;
divizarea formelor bazata pe simetrie, proportii,
simt estetic
Pozitie Configuratie, aranjare,
distante, directie, vizibilitate
Marime Dimensiuni, suprafete de
lucru, suprafete de contact
Numar Numar total de
elemente, divizare
Energie Reglare
forte, reglare directie, rezistenta, amortizare, presiune,
temperatura, umiditate
Material Culori si
finisarea suprafetelor, calitatea contactului cu
operatorul (siguranta, placere)
Semnal Etichetare,
text, simboluri
Siguranta Evitarea
surselor de pericol, a miscarilor periculoase, masuri
de protectie
7.6
Design ESTETIC
Produsele tehnice trebuie sa indeplineasca nu numai functia
tehnica, asa cum este ea definita de structura de functii,
ci trebuie sa si faca placere utilizatorilor.
Cresterea influentei factorului estetic asupra utilizatorului a
condus la necesitatea formularii unor "reguli" in ce
priveste forma sau conturul exterior, ca de exemplu: compact, clar, unitar,
in concordanta cu functia, compatibil cu materialul sau
procedeul tehnologic. Formele alese pot sugera impresia de
static, sau impresia de miscare usoara (de exemplu, plutire).
Impresia si expresia unui produs pot fi evidentiate sau diminuate
prin intermediul culorii, luminii/umbrei, structurii
sau texturii.
In
prezent, pentru din ce in ce mai multe produse,
factorul estetic este la fel de important ca cel functional. Acest fapt este valabil pentru produsele de larg consum care se vand
prin intermediul marilor magazine, cu spatii mari de expunere, unde
clientii intai vad produsul si doar apoi afla
informatii despre caracteristicile tehnice ale acestuia. Totodata, este important faptul ca utilizatorul utilizeaza
nemijlocit acest gen de produse, in acest caz, pe langa factorul estetic
punandu-se accentul pe prestigiul firmei, moda, stil de viata
etc.
Forma,
sau mai exact, modul de proiectare a formei produsului, este
stabilit in prima instanta de designerul industrial,
impreuna cu artisti (designer, grafician) si psihologi. Scopul
acestei colaborari este asigurarea in primul rand
a indeplinirii functiei tehnice, insa formele, culorile, grafismul,
intr-un cuvant aspectul general al produsului, trebuind sa tina
seama de sentimentele si valorile umane. Proiectarea
habitaclului unui autoturism se bazeaza mai puternic pe criterii
psihologice si artistice decat pe criteriul rezistentei la inaintare,
de exemplu. In prezent, cand viteza de deplasare este
limitata si restrictiile ecologice o impun, se constata glisarea
preferintelor clientilor spre siguranta si confortul
deplasarilor in dauna vitezei si a consumului ridicat de carburant.
Este evident
ca toate cerintele legate de functionare, siguranta,
utilizare si economie trebuie indeplinite. De aceea, scopul
designerilor este de a crea produse care sa
placa clientilor, sa le satisfaca cerintele. Din acest
punct de vedere, designul industrial se situeaza la limita dintre
inginerie si arta, cea dintai avand ca responsabilitate problemele de
siguranta si functionare, cea de-a doua, identitatea
vizuala si ergonomia produsului. Acesta este
motivul principal pentru care colectivul de proiectare trebuie sa fie
eterogen din punct de vedere al domeniilor in care fiecare membru este
specializat.
Variantele vizuale (modele sau
prototipuri) sunt propuse si evaluate in
acelasi fel ca si in cazul solutiilor tehnice. Identificare
solutiilor in aceasta etapa se face prin acelasi metode:
brainstorming, schite etc., creandu-se sistematizari cu variante ale produsului obtinute
prin combinatii de configuratii, forme si culori. Figura 7.13 ilustreaza modul in care
formele si configuratia pot fi modificate, obtinandu-se o
sistematizare a structurilor posibile pentru un automat de preparat ceai.
Fig. 7.13 Modificarea sistematica
a structurii pentru un automat de ceai
Aspectul unui produs este influentat de urmatorii factori reciproc
influentabili:
inginerie (scopuri, functie,
structura constructiva);
productie (tehnologie,
asamblare, cost);
vanzare si distribuire (ambalare,
transport, depozitare, imaginea firmei);
utilizare (manipulare, ergonomie);
eliminare (reciclare).
In general, functia tehnica si solutia
tehnica aleasa, impreuna cu structura constructiva
determina aranjarea spatiala si forma, deci aspectul
produsului in ansamblu. Aceasta genereaza un
aranjament functional, adesea foarte greu de schimbat. Un exemplu de aranjament functional simplu este cheia
fixa, formata dintr-un levier si o suprafata
profilata, iar pentru unul complex, un excavator (sistem de deplasare, propulsor, actionarea bratului,
stabilitate, cabina operatorului).
In
figura 7.14 este prezentat un exemplu de aranjament
functional, un strung universal, proiect de referinta
apartinand designerului industrial francez R. Tallon.
Fig. 7.14 Aplicarea
principiilor estetice la proiectarea unui produs industrial: strungul Tallon.
Clientul percepe insa nu numai
aranjamentul functional, ci si alte elemente vizuale cum ar fi
stabilitatea, compactitatea, modernitatea sau agresivitatea aparentei
si asteapta informatii referitoare la proceduri de operare,
zone sigure pentru operator, eventuale pericole etc., elemente care
formeaza pachetul de informatii de prezentare. In continuare
sunt prezentate o serie de informatii esentia-le, impreuna cu
regulile care trebuie respectate in culegerea si furnizarea acestora.
Informatii despre piata
si utilizator. Este important sa fie cunoscut tipul de utilizator
caruia i se adreseaza produsul: categoria de varsta, nivelul de
educatie, caracteristici culturale. In general, aspectul general trebuie
sa fie simplu, uniform, sa aiba stil, sa fie structurat
si bine proportionat, sa aiba identitate bine
definita.
Informatii despre scop. Scopul
pentru care a fost creat produsul trebuie sa fie recunoscut si
inteles de catre client. Forma, culoarea, grafismul trebuie vina
in sprijinul identificarii functiei si actiunilor
implicate, de exemplu unde trebuie introdusa unealta, unde trebuie
aplicata forta (de strangere, de apasare).
Informatii despre functionare. Informatiile despre modul corect de
functionare sau utilizare trebuie pozitionate central, la vedere,
conform regulilor ergonomice, sa fie indicate/etichetate clar folosindu-se
coduri de culori sau simboluri universale.
Fig. 7.15
Exemple de simboluri folosite la masini-unelte
Informatii despre producator
si distribuitor. Acest tip de informatii garanteaza originea
produsului, sau "stilul casei", conducand spre continuitate, incredere in
calitatea binecunoscuta, implicarea in dezvoltarea unor noi
colaborari etc. Acestea pot fi obtinute prin stil, elemente de
recunoastere si identitate vizuala, chiar adaptate modei.
In ceea ce priveste alegerea formelor,
culorilor si graficii, pot fi formulate o serie de recomandari in
scopul obtinerii unei calitati bune din punct de vedere estetic.
Minimizarea
variatiilor in forma si pozitie.
Folosirea
elementelor de forma si alinieri potrivite formei de baza alese.
Divizarea in
volume distincte, cu o forma a elementelor identica sau
similara.
Culorile trebuie
armonizate cu formele. Numarul de culori distincte (ca si materiale) folosite trebuie sa fie cat
mai mic. Se pot folosi cu succes culori complementare. Pentru obtinerea
contrastelor, se utilizeaza una din combinatiile alb cu rosu,
verde, albastru, sau negru cu galben.
Simbolurile
grafice si tipurile de caractere folosite trebuie sa fie similare, ca
si procedeul de realizare (gravare, tiparire, etichetare).
Dimensiunile,
forma si culoarea graficii trebuie adaptate cu celelalte forme si
culori.
7.7
Design PENTRU FABRICATIE
Sintagma "design pentru fabricatie"
inseamna a proiecta in scopul minimizarii costurilor de
productie, simultan cu mentinerea preocuparii pentru calitatea
produsului. Prin productie se intelege, de obicei, realizarea componentelor
(stricto senso) utilizand procedeele acceptate, precum si asamblarea,
transportul, controlul calitatii componentelor si planificarea
operatiilor.
Proiectarea in
scopul fabricatiei/productiei a devenit o activitate cu pondere din
ce in ce mai mare, in conditiile cresterii gradului de automatizare.
Influenta sporita pe care designerii o au asupra
rationalizarii productiei, precum si interdependenta
dintre proiectare si productie este reflectata in Tabelul 7.5.
Acest tabel
evidentiaza totodata cateva categorii de probleme cu
repercusiuni directe asupra rationalizarii procedeelor de
fabricatie, cum ar fi: proiectul ansamblului general, forma componentelor,
alegerea materialelor, componentele standardizate sau din comert,
documentatie constructiva, tehnologica si de asamblare.
Prin proiectarea formei componentelor,
designerii exercita o influenta covarsitoare asupra
costurilor de productie, timpului de executie si
calitatii produsului. Deci, in functie de alegerea formelor, dimensiunilor,
finisarilor, tolerantelor si asamblarilor, sunt
influentate:
procedeele
tehnologice;
masinile-unelte
utilizate, sculele, dispozitivele si aparatura de masurare;
alegerea
componentelor de productie proprie sau provenite din colaborari;
alegerea
materialelor si a semifabricatelor;
procedurile de
control de calitate.
Tabelul 7.5 Relatia intre design si productie
Design Productie
Proiectarea
ansamblului general:
Ansambluri Procesul
de productie
Componente Posibilitati
de asamblare si transport
Elemente provenite
din exterior (comert) Marimea
lotului pentru componente
Componente
specifice pentru transport similare
Elemente
standardizate Raportul
repere produse/repere din exterior
Organe de
asamblare Controlul
calitatii
Control de
calitate
Proiectarea
formelor elementelor componente:
Forme si
dimensiuni Procedee
de fabricatie
Finisarea
suprafetelor Mijloace
de productie, masini-unelte
Tolerante Aparate
si instrumente de masura
Abateri
dimensionale si jocuri Componente
interne sau din exterior
Controlul
calitatii
Alegerea
materialelor:
Tipuri de
materiale Procedee
de fabricatie
Tratamente termice Mijloace
de productie, masini-unelte
Controlul
calitatii Manipularea
materialelor
(aprovizionare,
stocare)
Semifabricate Componente
interne sau din exterior
Disponibilitate Control
de calitate
Componente
standardizate si provenite din exterior
Ansambluri/componente
refolosite Aprovizionare
Componente
standardizate Stocare/depozitare
Componente
provenite din exterior (comert) Controlul
stocurilor
Realizarea
documentatiei
Desene componente Dispozitii
de executie
Liste de repere Planificarea
productiei
Baze de date Controlul
productiei
Instructiuni
de asamblare Controlul
calitatii
Instructiuni
pentru teste si incercari CAD,
CAM, CAQ, CIM
Figurile 7.16 ilustreaza diferite
procedee tehnologice utilizate in productia de componente; totodata
sunt prezentate in paralel variante corecte (tehnologice) de realizare si
variante neeconomice (netehnologice).
Calitatea inalta a documentatiei
influenteaza in bine calitatea produsului, costurile, termenele de
livrare prin influenta asupra metodelor de productie mecanizate
si automatizate.
Netehnologic
Tehnologic
Asamblare sudata Deformare plastica la rece
|
|
Tehnologic Netehnologic
Tehnologic Netehnologic
Tehnologic Netehnologic
Incorect Incorect
Corect Corect
Conceperea formelor la turnare
|
|
Tehnologic Netehnologic
Fig. 7.16 Variante tehnologice corecte sau incorecte, pentru
diverse procedee de prelucrare
|
|
Rectificare plana Turnare
Incorect
Corect
Corect
Incorect
Netehnologic Tehnologic
Incorect Corect Neeconomic Corect
Tehnologic Netehnologic
Fig. 7.16 Variante tehnologice corecte sau incorecte, pentru
diverse procedee de prelucrare
|
|
Din punct de vedere istoric, exista
doua moduri in care apar schimbari de natura tehnologica.
Pe de o parte este evolutia, care reprezinta un proces
gradual, caracterizat prin mici schimbari de-a lungul unor perioade de
timp considerabile, iar pe de alta parte, este revolutia, prin
care se produc schimbari radicale, in intervale scurte de timp.
Fig. 7.17 Ilustrarea evolutiei
tehnologiei
Analiza istoriei propulsiei
ambarcatiunilor este extrem de elocventa pentru ilustrarea
evolutiei, respectiv a salturilor "revolutionare" (fig.7.17). Se
poate observa cum evolutia a fost generata de necesitati
(mai multe randuri de vasle, sau de panze pentru sporirea vitezei), in timp ce
ideile noi (noi sisteme de propulsie) au determinat modificari
radicale/revolutionare inclusiv in ceea ce priveste aspectul (forma)
navei.
Dar, nu intotdeauna ideile noi
(inventiile) au avut succes. De multe ori clientul este nemultumit
si regreta ca produsul nou "nu mai e ca cel vechi". Acest fapt
decurge fie dintr-o utilizare necorespunzatoare, fie ca urmare a erorilor
de design, ca urmare a neexploatarii proprietatilor materialelor
sau a noilor tehnologii.
7.8
Design in scopul usurarii asamblarii
Designerii pot influenta nu numai costurile si calitatea
productiei componentelor, ci si costurile si calitatea
ansamblurilor/asamblarii.
Prin asamblare se
intelege combinarea componentelor intr-un produs, precum si
operatiile auxiliare necesare in timpul si dupa producerea
acestuia.
In continuare vor fi prezentate o
serie de recomandari de care proiectantii trebuie sa
tina seama in vederea facilitarii asamblarii. Scopul
acestor recomandari este de a simplifica,
standardiza, automatiza si asigura calitatea procesului de asamblare.
Acest proces complex implica
urmatoarele operatii esentiale:
- STOCAREA
componentelor ce urmeaza a fi asamblate -
daca este posibil aceasta operatie trebuie sistematizata.
Asamblarea automatizata necesita programarea livrarii diverselor
componente si a elementelor de legatura
(organe de asmablare).
- MANIPULAREA componentelor care include: identificarea, prinderea
(apucarea), mutarea (deplasarea), si eventual, separarea componentelor.
- POZITIONAREA componentelor, adica orientarea si
alinierea corecta a componentelor in vederea asamblarii.
- PRINDEREA (FIXAREA) componentelor prin intermediul elementelor de
legatura corespunzatoare. Sunt incluse in aceasta categorie
procedee ca: indoire, sudare, lipire, turnare, vulcanizare, sertizare,
impregnare etc.
- AJUSTAREA componentelor pentru realizarea jocurilor sau ajustarea
tolerantelor.
- ASIGURAREA
elementelor asamblate impotriva unor miscari nedorite sub
actiunea fortelor de lucru.
- VERIFICAREA
asamblarii; in functie de gradul de automatizaretre diversele
operatii de asamblare trebuie realizate o serie de teste si
masuratori.
Aceste
operatii sunt intalnite in orice proces de asamblare, importanta,
succesiunea si frecventa lor depinzand de numarul de
unitati de produs si de gradul de automatizare (asamblare
manuala, semi-automata sau automata). Alegerea unui
anumit tip de asamblare depinde de modul in care au fost alcatuite formele
produsului. In acest punct se regaseste modul in care cele doua
activitati se influenteaza reciproc si astfel se
explica relevanta acestui subcapitol pentru intregul proces de
design.
Este util si chiar recomandabil
ca proiectantul sa se gandeasca la modul in
care componentele vor fi asamblate inca in etapa de stabilire a structurii
constructive. O asamblare usoara poate fi obtinuta
daca operatiunile de asamblare necesare sunt simple, reduse ca
numar si standardizate.
Un alt
aspect care trebuie luat in considerare este necesitatea demontarii
componentelor (dezasamblare) in scopul intretinerii, schimbarii
elementelor uzate sau defecte, sau in vederea reciclarii materialelor.
Schimbarea elementelor de uzura (filtre, elemente de etansare,
cuzineti s.a.) trebuie sa fie
rapida, simpla si cu costuri reduse.
7.9
Design in scopul unei intretineri usoare
Sistemele tehnice si produsele sunt supuse uzurii si
imbatranirii, coroziunii, contaminarii, modificarii
proprietatilor materialelor. Dupa o anumita perioada
de timp, fie ca este in exploatare sau nu, starea
sistemului nu va mai fi cea dorita (initiala). Aceste
modificari pot conduce la reducerea substantiala a
performantelor, sau chiar pot da nastere unor situatii extrem de
periculoase.
Deoarece sistemele si produsele
au devenit din ce in ce mai complexe,
intretinerea -ca masura de prevedere- a devenit foarte
importanta. Astfel, proiectantii pot avea o
influenta semnificativa asupra costurilor si procedeelor
de intretinere, prin alegerea solutiei de principiu
adecvata, dar si a modului de concretizare a conceptului de produs (obtinut in etapa anterioara).
Masurile de
revenire la conditiile initiale trebuie luate inainte de termenul
limita prevazut pentru deteriorarea componentelor. Astfel, exista reparatii ulterioare
'caderii' parametrilor, si reparatii preventive,
anterioare acestui stadiu. In prima categorie intra cazurile in
care defectiunile nu pot fi prevazute. In cea de a doua,
reparatiile se efectueaza fie la anumite intervale prestabilite
(timp, distanta, numar de
operatii, cicluri de functionare), fie la aparitia unei anumite
conditii.
Usurarea intretinerii
implica:
prevenirea deteriorarilor
si cresterea gradului de siguranta;
evitarea
posibilitatii de aparitie a erorilor in timpul
dezasamblarii si reasamblarii;
simplificarea procedurilor de
service;
rezultatele operatiilor de
service sa poata fi verificate;
simplificarea procedurilor de inspectie.
Masurile de
service se refera la schimbarea sau completarea lubrifiantilor,
combustibililor, curatare si conservare etc.
Masurile de inspectie pot
fi reduse la minim, cand solutia include tehnici de securitate, asigurand
o siguranta sporita in exploatare.
Masurile tehnice care pot reduce efortul inspectiilor sau service-ului
includ:
alegerea unor solutii care se
autoechilibreaza si autoajusteaza;
simplitatea solutiei si
numar redus de componente;
utilizarea componentelor standard;
acces facil la componente;
asigurarea unei dezasamblari
usoare;
aplicarea principiului
modularii;
utilizarea pentru service si inspectii a unui numar redus de
unelte.
7.10
Design in scopul reciclarii
Pentru
economisirea materiilor prime, urmatoarele posibilitati pot fi
luate in considerare:
economisirea
materialului utilizat printr-o folosire mai adecvata si reducerea
pierderilor;
inlocuirea materialelor mai ales
pentru cele rare sau scumpe;
reciclarea materialelor prin reutilizare sau reprocesare a materialelor,
produselor sau ansamblurilor.
Fig. 7.18 Produse
realizate din materiale reciclate (cosuri din lemn pentru hartie)
Reciclarea deseurilor rezultate in procesul de productie
implica reintroducerea acestora in circuit (maselote, rebuturi etc.).
Reciclarea unui produs implica reconditionarea
acestuia sau a componentelor sale (ex.motorul unui autovehicul).
Reciclarea materialelor
inseamna reintroducerea materialelor din produse in procesul de
productie (fier vechi, cioburi de sticla, deseuri de hartie).
Produsele
rezultate din materiale refolosite pot fi de aceeasi calitate cu produsele
realizate din materiale noi (de exemplu, metalele). In
caz contrar, materialele pot fi utilizate in alte scopuri (de ex. masele
plastice).
Reutilizarea
este caracterizata de mentinerea formei
produsului. Acest tip de reciclare reprezinta cel mai inalt nivel de
utilizare si este de preferat atunci cand este
posibil.
Reprocesarea
distruge forma produsului si astfel nivelul de utilizare scade.
Fig. 7.19 Ciclul
vietii unui produs (circuitul materialelor)
|
|
Pentru a facilita reprocesarea
si reconditionarea, proiectantii pot introduce masuri
specifice in timpul realizarii produsului. Posibilitatile
de reciclare trebuie avute in vedere in timpul tuturor etapelor procesului de
design, incepand cu lista de cerinte si pana la stabilirea
structurii constructive.
In ceea ce
priveste etapa de concepere a formelor componentelor produsului, trebuie
avute in vedere urmatoarele:
- usurarea
asamblarii si dezasamblarii;
- alegerea
unor materiale reciclabile si care nu se corodeaza;
- usurarea
operatiilor de testare si sortare;
- posibilitati
de acces la componente/ansambluri;
- asigurarea
unei dezasamblari fara distrugerea elementelor;
- existenta
posibilitatilor de reprocesare;
- crearea
posibilitatii de dezasamblare/reasamblare cu scule universale.
Pentru a putea fi reciclate,
materialele trebuie recuperate. Figura 7.20 prezinta
schema unei fabrici (sectii) pentru recuperarea materialelor. Prima
operatie este de maruntire, dupa
care, prin diverse procedee, se separa metalele feroase, apoi cele
neferoase, nemetalele; ceea ce ramane sunt praful, cenusile si
deseurile nefolositoare, care se arunca.
Etuvare
Deseu
Cenusa
Etapa 2
Etapa 1
Praf
Maruntire
Fig. 7.20 Operatii specifice si fluxul
materialelor intr-o sectie de sortare a materialelor reciclate
7.11
Design in scopul PrOTEJARII MeDiULUI
Problema protejarii mediului a luat o deosebita amploare,
ajungand subiect de interes mondial. Guvernele unui numar
semnificativ de tari au aderat la "Protocolul de la Kyoto" in care se
stipuleaza necesitatea reducerii drastice a
emisiilor de gaze poluante.
Totodata,
in majoritatea statelor civilizate s-a dezvoltat o legistatie
specifica ce se doreste sa fie
introdusa in toate tarile, cunoscut find faptul ca poluarea
nu cunoaste granite. In Europa, tarile CE au parcurs o
serie de pasi importanti in variate directii, cum ar fi
depozitarea gunoaielor, reciclarea materiilor prime controlul poluarii,
etichetarea ecologica a produselor, emisiile de noxe in industrie si
transporturi etc.
Activitatea
de proiectare a produselor (design) poate, si trebuie sa
contribuie la acest efort, prin intermediul mijloacelor care ii stau la
dispozitie. Cele doua componente ale unui produs
supuse interesului sunt continutul (produsul propriu-zis) si
ambalajul. Daca ambele componente raspund cerintelor
impuse, atunci produsul este cu adevarat
'curat' din punct de vedere ecologic.
Produsul ideal este considerat acela care:
nu pericliteaza in nici un
fel sanatatea oamenilor sau animalelor;
nu dauneaza mediului in
timpul fabricarii, utilizarii sau ca deseu;
nu necesita utilizarea unor
resurse materiale sau energetice exagerat de mari, pe parcursul
fabricarii, utilizarii sau reciclarii;
nu produce o cantitate
exagerata de deseuri, cauzata de ambalaje supradimensionate sau
de viata prea scurta (perioada de utilizare foarte
scazuta);
nu implica in nici un fel
actiuni de cruzime asupra animalelor;
nu necesita
materiale provenind de la specii (animale sau plante) aflate in pericol de
disparitie.
In completare, trebuie
mentionat ca un produs ecologic ideal
nu are voie sa tradeze principii legate de calitate, pret,
calitate nutritionala sau comoditate, in favoarea celor legate de
protejarea mediului.
Miscarea 'consumatorilor verzi' are o serie
de prioritati si militeaza pentru limitarea consumului,
si deci a volumului de deseuri. Ei pretind produselor, alaturi
de siguranta, calitate ridicata, un bun
design, si performante in relatia cu mediul.
Un aspect
major in inscriptionare il reprezinta tehnologia folosita.
Aceasta serveste unui dublu scop: descriptiv si promotional. 'Fabricat
100% din hartie reciclata ', '100% reciclabil'
sunt exemple de inscriptionari descriptive, iar 'Prietenos
mediului inconjurator' este genul
utilizat la promovarea unui produs in
dauna altuia.
Cel de-al doilea tip de
inscriptionare este cel susceptibil la atacul
legislatiei, intrucat practic nu exista nici un produs care sa nu
aiba un cat de mic impact negativ asupra mediului.
Eforturile
facute de organismele guvernamentale in vederea controlului asupra
inscriptionarilor de tip ecologic ofera o siguranta
sporita impotriva producatorilor de produse doar pretinse a fi
ecologice. De asemenea este supusa controlului
aplicarea
diverselor 'logo-uri' cu
semnificatie de siguranta ecologica.
Majoritatea consumatorilor
considera reglementarile oficiale privind inscriptionarea ca
fiind o modalitate efectiva de a-i convinge pe producatori sa spuna adevarul. Proliferarea
falselor inscriptionari sporeste suspiciunea consumatorului, in
dauna celor care vand produsele.
Fig. 7.22 Embleme
sigiliu de garantare a calitatii ecologice
|
|
Terminologia
legata de protejarea mediului ar trebui standardizata. 'Reciclat' este
unul dintre termenii cel mai des utilizat. Cantitatile
minime de materiale secundare (refolosite) utilizate in produsul nou trebuie
stabilite si afisate, fie ca e vorba de sticla, hartie,
aluminiu sau mase plastice. De asemenea, ar trebui stabilit clar ce se intelege prin materiale secundare; mai
exista si alti termeni ce ar trebui definiti,
standardizati sau interzisi. Standardizarea ar avea
ca efect evitarea confuziilor, iar inscriptii foarte generale, de genul 'green',
ar trebui interzise.
Primul stat care a dezvoltat un program de inscriptionare pe eticheta sau
ambalaj a fost Germania, in 1978. Ulterior, numeroase alte tari au creat programe proprii,
influentati de succesele si esecurile celui german.
Intr-o tara
pot exista mai multe programe: de exemplu, SUA are doua programe care se
gasesc intr-o relatie competitionala: "Green Cross"
(crucea verde) si "Green Seal" (sigiliul verde). In figura 7.22 sunt prezentate
doua logo-uri ale unor astfel de programe: "Green Seal", din SUA
si "Environmental Choice" din Canada.
Pentru a dobandi
emblema - sigiliu, o companie trebuie sa prezinte
un 'ciclu de viata' complet al produsului. Sunt acceptate
doar acele produse care prezinta performante standard la fiecare
nivel: utilizarea resurselor si a energiei,
reducerea deseurilor de orice fel etc. Programul Green Seal a dezvoltat
standarde prin contributie publica. Standardele
sunt propuse si supuse observatiei persoanelor individuale,
producatorilor, asociatiilor comerciale, organizatiilor de
consumatori sau ecologice, precum si oficialilor guvernamentali.
Green Seal, de exemplu, a stabilit in acest mod standarde pentru o serie de
produse cum ar fi: hartie, ulei de motor, becuri, detergenti, vopsele etc.
In
Europa, unele tari au dezvoltat programe proprii de
inscriptionare; dupa Germania a urmat Franta, apoi Suedia,
Norvegia si Finlanda au format Consiliul Nordic, Danemarca, Olanda si
Marea Britanie dezvoltand recent propriile lor programe.
8.
ETAPA Iv: fINALIZAREA PROIECTULUI.
STABILIREA DETALIILOR
Finalizarea
proiectului reprezinta acea parte a procesului de design care
intregeste concretizarea produselor tehnice prin furnizarea unor detalii
finale despre formele, dimensiunile si proprietatile
suprafetelor tuturor componentelor. Totodata, in
aceasta etapa se stabilesc materialele si se face definitivarea
metodelor de productie, a procedeelor de lucru si se calculeaza
costurile.
Poate cel mai important aspect al
acestei faze este elaborarea documentatiei
constructive 2D (desenele componentelor, subansamblurilor si listele de
componente - proiectate sau standardizate). Aceste
activitati de realizare a documentatiei 2D pe baza modelului 3D,
pot fi automatizate datorita unor softuri specializate. Este
posibila, totodata, utilizarea acestor date/desene direct in
fabricatie (de exemplu, la comanda masinilor CNC).
In functie de
tipul productiei (unicate, serie mica, sau de masa),
compartimentul proiectare furnizeaza instructiuni de asamblare,
transport si de control.
In mod cert, aceasta este etapa in care se rezolva un numar mare de
probleme mici, dar foarte importante. Eficienta si
precizia cu care aceste probleme sunt rezolvate determina viteza cu care
produsul ajunge pe piata si au mare influenta asupra
costurilor. Aparitia si dezvoltarea sistemelor de calcul (atat
partea de hardware, cat si de software) a permis
imbunatatirea calitativa a
activitatilor si scurtarea semnificativa a timpului necesar
acestei etape.
Cei patru factori care
influenteaza etapa de proiectare a componentelor sunt:
standardele;
componentele standardizate;
tolerantele;
materialele si metodele de fabricatie.
Importanta
respectarii standardelor in realizarea proiectelor a fost discutata
anterior. Multe companii si-au dezvoltat propriul
sistem de norme de proiectare si reprezentare grafica, subordonate
si in concordanta cu standardele nationale. Un astfel de set de norme poate avea influente pozitive
in ce priveste aspectul economic al activitatii de design,
facilitand totodata transferul informatiilor tehnice, atat in
interiorul, cat si in exteriorul companiei.
Un avantaj
economic considerabil il poate constitui prevenirea proiectarii multiple a
aceluiasi reper, sau subansamblu. Solutiile
introduse in scopul recunoasterii componentelor similare au la baza
sisteme de codificare si clasificare, realizate si controlate in
regim asistat.
De asemenea, este
important ca proiectantul sa determine influenta preciziei de
executie asupra produsului si sa stabileasca tolerante
realiste, bazate pe cerinte de ordin functional.
Legaturile
stranse dintre proiectare si productie au fost deseori amintite in
aceasta lucrare. Proiectantul este cel
care alege materialul din care se va realiza produsul, si impreuna cu
tehnologul stabilesc modul in care acesta va fi executat. In acest context,
cooperarea intre cele doua compartimente este
absolut necesara, acesta fiind unul dintre motivele accentului care se
pune in acest moment pe concretizarea conceptului de inginerie simultana
sau concurentiala.
BIBLIOGRAFIE
Anghelescu, V. Elemente de
ergonomie aplicata. Editura Politica Bucuresti, 1971.
Barsan, L. si colectiv. Estetica
industriala. Universitatea Transilvania din Brasov, 1998.
Cross, N. Engineering Design
Methods. Strategies for Product Design. Second Edition. John Wiley&Sons,
Chicester · England 2000.
Dieter, G.E. Engineering
Design. A Materials and Processing Approach. Second Edition. McGraw-Hill,
Inc. New York
1991.
Enache, St., Pridvornic M.,
Dragu D. Proiectarea formei pieselor in constructia de masini.
Editura Tehnica, Bucuresti, 1979.
Fox, J. Quality Through Design.: Key to Succesful Product Delivery. McGraw-Hill
Book Company Europe, England,
1993.
Gasson, P.C. Theory Of Design. Dunod, Paris, 1991.
Ionescu, M., Ianculescu, M.,
Buliga, M. Tehnologia cercetarii aplicative de produs. Metode
stiintifice folosite in designul industrial al bunurilor de consum.
Editura Tehnica, Bucuresti, 1981.
Moldovan M. Ergonomie. Editura Didactica si Pedagogica,
Bucuresti, 1993.
Pahl G., Beitz W. Engineering
Design. A Systematic Approach. Springer Verlag. London 1996.
Peace, G.S. Taguchi Methods - A Hands on Approach. Addison-Wesley New York
1992.
Pugh S. Total Design -
Integrated Methods for Succesful Product Engineering. Addison-Wesley, Workingham, UK,
1991.
Rodenacker, W.G. Methodisches
Konstruieren, 4. Aufl. Berlin Springer Verlag 1991.
Roozenburg, N.F.M., Eekels, J. Product
Design: Fundamentals and Methods. Wiley, Chichester, United Kingdom,
1995.
Roth, K., Franke, H.-J., Simonek,
R. Die allgemeine Functionsstruktur, ein wessentliches Hilfsmittel yum
methodischen Konstruieren. Konstruieren 24, 1972.
Shigley, J.G. Mechanical
Engineering Design. McGraw-Hill, Oakland,
1981.
 |
|
Management
|
|
|
Proiecte pe aceeasi tema
|
|
| Ramai informat |
Informatia de care ai nevoie
Acces nelimitat la mii de documente, referate, lucrari. Online e mai simplu. |
Contribuie si tu!
Adauga online proiectul sau referatul tau.
|
|
|
| |
