Создание изделия

Лекция 3. Создание изделия

Создание нового изделия требует многосторонней деятельности и большого искусства от людей занятых конструированием изделий, прежде всего от инженеров-конструкторов и дизайнеров промышленного профиля.

Значительную часть работы инженеров-конструкторов и дизайнеров составляют одни и те же виды деятельности, т. е. формулирование предложений по форме изделий, их моделирование (эскизирование, вычерчивание или выполнение материальных моделей), исследование и оценка возможностей. Эти виды деятельности, предполагающие творчество, требует знания методик конструирования, ступенями процесса конструирования, принципов развития конструкции, методов и критериев, посредством которых конструкции оцениваются.

Принципиальный недостаток системных методов конструкторской работы состоит в том, что они позволяют думать о возможности получения при системном подходе правильного результата в любом случае, что совсем не так. Наиболее эффективное решение достигается при сбалансированном сочетании системного подхода и интуиции. Поэтому системный подход надо рассматривать как основание для ума, склонного к  новаторству и изучить все критерии конструкции и предпосылки, на которых основывается любое частное решение.

Промышленным дизайнерам важно иметь представление об этапах, которые проходит в процессе своего создания сложное изделие, и усвоить общий взгляд на критерии его оценки. Это необходимо, чтобы исключить типичную ошибку в отношении к первой появившейся идее конструкции, состоящую в том, что на нее смотрят как на единственную или даже как на самую лучшую.

1.1. Представление о форме

Большая часть окружающего нас мира состоит из объектов, обладающих одним основным свойством - формой, т. е. определенными очертаниями, устройством частей и общим расположением последних. Форма может быть результатом одного из следующих четырех видов процессов.

1. Неуправляемые процессы, когда форма зависит только от условий окружающей среды, например, образование булыжника, гальки, гор.

2. Процессы, подчиняющиеся физическим и химическим законам, а также условиям окружающей среды, например, образование кристаллов льда, слюды.

Рекомендуемые материалы

3. Процессы, управляемые генами и условиями окружающей среды, например, живые организмы.

4. Процессы, регулируемые желаниями людей или инстинктами животных и условиями окружающей среды, например, промышленные изделия, плотины бобров, птичьи гнезда.

В настоящее время, когда промышленные изделия во все возрастающей степени доминируют в повседневной практике (особенно там, где окружающая среда создается руками человека), появилась необходимость в более пристальном анализе процессов, определяющих форму изделий, для того, чтобы мы могли проектировать окружающую нас среду максимально соответствующей нашим потребностям.

Можно проанализировать такие известные всем предметы - чашку и блюдце. Эти предметы, как правило, имеют симметрию вращения в результате вращения заготовки на гончарном станке или даже если изделия получены в литейной форме, они традиционно имеют симметрию вращения, потому что такой вид был найден удобным и желательным. Диаметр чашки в основании сделан меньше, потому что в этом случае чашка удобна для установки одна в другую, а также по соображениям внешнего вида. Желобок в основании чашки позволяет стекать воде при мытье чашки в моечной машине.  Ручке придана такая форма, чтобы она не нагревалась чрезмерно при пользовании чашкой. Кромка блюдца поднята кверху, потому что блюдце должно удерживать жидкость, выплеснувшуюся из чашки.

Даже этот немного упрощенный анализ ясно показывает, что конструкция изделия и его элементов зависит от многих различных факторов, например, от производственного процесса, функционального назначения, удобства транспортирования, внешнего вида и экономики. Еще одним важным фактором является личность конструктора (дизайнера) изделия. Несмотря на многие требования, предъявляемые к изделию в технических условиях, всегда остаются возможности для того, чтобы конструктор мог выразить свои идеи и суждения. Понимание факторов, влияющих на конструкцию, должно основываться на знании различных этапов существования изделия.

1.2. Существование изделия

Рассмотрим общее направление создания изделия в промышленных условиях, а также, что происходит с изделием, в процессе эксплуатации, а также до и после нее.

Исходной точкой к созданию изделия служит информация о потребностях, для удовлетворения которых предназначено изделие. Первый этап - процесс конструирования, в ходе которого рассматриваются возможные методы удовлетворения нужд потребителя и окончательно отрабатываются технические условия на готовое изделие.

Как правило, в процесс конструирования вводится информация обо всех этапах существования изделия. Процесс конструирования может быть эффективным только в том случае, если конструктор будет полностью осведомлен о том, что происходит с изделием вне чертежной доски. Таким образом, изделие создается в процессе конструирования с учетом всех требований и пожеланий, возникающих на всех последующих этапах.

Далее следует второй этап - процесс производства изделия.

Эти этапы могут быть объединены при конструировании и изготовлении изделия одним и тем же лицом. Отметим, что процесс конструирования может определяться не только информацией, касающейся потребностей или функций, но и самой идеей создания изделия или новых конкурирующих изделий.

На следующем этапе произведенное изделие сбывается торговой фирме, которая продает его потребителю, после чего изделие может функционировать согласно запланированному назначению.

Эксплуатация изделия представляет собой процесс, который вызывает внешние изменения, выражающиеся в переходе из одного состояния в другое.

Когда изделие выполнило свое назначение, износилось или разрушилось, оно уничтожается. На этом оканчивается период существования изделия.

1.3. Свойства изделия

Любой объект (изделие, машина или система) обладает характерными свойствами. Некоторые из этих свойств полезны, но другие могут быть более или менее нежелательными. Наиболее важное свойство из всех - это основная функция изделия, потому что она помогает потребителю в удовлетворении его нужд. Другими желательными свойствами могут быть приятный внешний вид, легкость перемещения, безопасность, долговечность и надежность. Прежде чем приступить к конструированию, конструктор должен, может быть в сотрудничестве с потребителем, составить перечень желаемых свойств  изделия. В процессе конструирования, когда изделие создается, именно эти свойства определяют выбор принимаемых конструктивных решений.

К сожалению, нельзя конструировать изделие таким путем, чтобы желаемые свойства определялись одно за другим, так как эти свойства не являются независимыми переменными. Однако принято считать, что среди всех можно выделить пять основных свойств, которые в сумме полностью определяют изделие. В целом таким свойством для изделия является структура (т. е. элементы изделия и их взаимозависимость), а для каждого элемента - форма, материал, размеры, поверхность. Важно подчеркнуть, что эти свойства являются переменными, которыми конструктор может манипулировать, а изделие создается последовательными решениями вопросов, связанных с этими переменными. Таким образом, все другие свойства, как полезные, так и нежелательные, выводятся из этих основных свойств. Однако, поскольку эта цель не всегда достигается, необходимо различать желаемые свойства и фактически полученные свойства, приходя, таким образом, к следующей модели процесса конструирования.

Эта модель охватывает все этапы процесса от анализа проблемы до готового изделия. На начальном этапе анализа проблема изучается со всех сторон. Результаты этого изучения выражаются конкретной формулировке требуемой функции, а с другой стороны, свойств, которые образуют критерии, служащие фундаментом для выбора решений. Далее следует этап синтеза, т. е. этап, на котором создается конструкция изделия. Это выполняется путем предварительного (грубого) определения шаг за шагом основных свойств - структуры, формы, материала, размеров и поверхности. Когда решены вопросы основных свойств, конструирование изделия завершено, и оно может быть изготовлено. После изготовления изделие обладает реализованными свойствами, которые, как можно надеяться, близки к требуемым свойствам, установленным в процессе первоначального анализа.

"2.3. Запросы модификации данных" - тут тоже много полезного для Вас.

1.4. Последовательное создание изделия

Приведенная выше упрощенная модель процесса конструирования, дает только общую схему  процесса.  Данной  схемой  нельзя пользоваться как рецептом для конструирования изделия, однако ее можно, развить, чтобы попытаться достичь этого. Так как мы интересуемся преимущественно качеством формы, то детализируем только те этапы модели, где устанавливаются основные свойства. Ниже приведена детализированная  модель (синтез изделия), показывающая ступени создания изделия, в определенной временной последовательности.

В начальной точке синтеза изделия встречаются два вида выходных данных, вытекающих из анализа проблемы, а именно: с одной стороны, определение требуемой функции – основной функции (возможно несколько подчиненных основных функций), а с другой стороны – перечень требуемых свойств, которые могут быть также описаны, как критерии оптимального изделия. Эти критерии на протяжении всего процесса конструирования используются, в качестве руководящих данных, для управления каждым шагом при принятии решений.

Следующей  ступенью является определение структуры. В синтезе изделия эта очень важная ступень разделена на ряд шагов, начиная с деления требуемой функции на подфункции. Затем следует изучение возможных средств реализации подфункций, сочетание их в основной структуре и, наконец, адаптация в количественно определенной структуре, где решающие параметры оптимизированы и где определено относительное расположение элементов. Форма рассматривается в двух параллельных ветвях, поскольку общая форма и формы составляющих элементов определяются одновременно. Подробная форма элементов включает спецификацию материалов, размеров и поверхностей.