Materiał ten stanowi

skrócon

ą

wersj

ę

prezentacji

przedstawionej podczas

wykładu.

Projektowanie inżynierskie

WYśSZA SZKO

Ł

A ZARZĄDZANIA OCHRONĄ PRACY

Projektowanie inżynierskie

WYśSZA SZKO

Ł

A ZARZĄDZANIA OCHRONĄ PRACY

Elementy procesu

projektowania

V BLOK TEMATYCZNY

Dr inż. Magdalena Rozmus

Projektowanie inżynierskie

WYśSZA SZKO

Ł

A ZARZĄDZANIA OCHRONĄ PRACY

Elementy procesu

projektowania

V BLOK TEMATYCZNY

Problem projektowy a zadanie projektowe

Wymagania projektowe

Optymalizacja

Projektowanie inżynierskie

WYśSZA SZKO

Ł

A ZARZĄDZANIA OCHRONĄ PRACY

Elementy procesu

projektowania

V BLOK TEMATYCZNY

Problem projektowy a zadanie projektowe

Wymagania projektowe

Optymalizacja

Sformu

ł

owanie

ZADANIA PROJEKTOWEGO

PROJEKTOWANIE

PROBLEM PROJEKTOWY A ZADANIE PROJEKTOWE

PROBLEM PROJEKTOWY

potrzeba

zaspokojona potrzeba

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Konstruowanie

Proces projektowo - konstrukcyjny

projektowanie

konstruowanie

Projektowanie

…

…

1)

2)

…

…

PROJEKTOWANIE – problem zakresu pojęcia

3)

…

…

Projektowanie

koncypowanie

konstruowanie

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Problem projektowy

powstaje gdy wystąpi konieczność zaspokojenia

określonej potrzeby. To początkowa postać sformu

ł

owania potrzeby,

która ma zostać zaspokojona w procesie projektowania.

Często jest on sformu

ł

owany ogólnikowo (niekonkretnie, niejasno),

np.: „należy rozwiązać problem zanieczyszczenia środowiska”

a także w sposób opisowy bez podania wymagań, niejednoznacznie.

Problemem projektowym związanym z określoną potrzebą jest pytanie

o sposób realizacji przedmiotu technicznego, formu

ł

owane przez przysz

ł

ego

użytkownika pod adresem systemu projektującego.

Przysz

ł

y użytkownik przedmiotu technicznego zadaje pytanie:

„Co i jak mam użytkować, aby zaspokoić powsta

ł

ą potrzebę?”

Natomiast system projektujący poszukuje odpowiedzi na to pytanie.

PROBLEM PROJEKTOWY

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

ZADANIE PROJEKTOWE

Zadanie projektowe

to konkretny opis tego, co ma być rozwiązane w danym

procesie projektowania. Można przyjąć, że zadanie jest sformu

ł

owane

za pomocą czwórki:

Z = <WE, WY, W, Ω>

gdzie:

WE

i

WY

- opis wejść i wyjść

(masowych, energetycznych, informacyjnych) projektowanego obiektu

,

W

– system wartości potrzebny do oceny jego jakości

,

Ω

– zbiór wymagań i ograniczeń.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

ZADANIE PROJEKTOWE

Zazwyczaj projektant otrzymuje gotowe zadanie projektowe od osoby,

która zleca wykonanie projektu, jednak obowiązkiem projektanta jest

przeanalizowanie tego zadania i ewentualne przeformu

ł

owanie go,

a następnie przedstawienie do akceptacji (projektant ponosi odpowiedzialność).

Im większa ogólność i zakres zadania tym większa liczba możliwych rozwiązań.

Zadanie projektowe powinno być tak sformu

ł

owane, aby stworzyć podmiotowi

projektującemu warunki początkowe niezbędne do rozpoczęcia procesu

projektowania.

W

ł

aściwie sformu

ł

owane zadanie projektowe u

ł

atwia uzyskanie

optymalnego rozwiązania.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

ZADANIE PROJEKTOWE

Cele

sformu

ł

owania zadania projektowego:

- określenie istoty potrzeby, jaka ma zostać zaspokojona przez projektowany

obiekt (określenie funkcji obiektu), czyli wybór celu projektowania;

forma opisowa,

- uogólnienie potrzeby (tak, aby nie ograniczać liczby możliwych rozwiązań),

- konkretyzacja potrzeby, w porównaniu ze sformu

ł

owaniami

podanymi na początku (tak by umożliwić efektywne rozwiązanie problemu),

- poszerzenie obszaru, w którym poszukuje się rozwiązań,

- eliminacja wymagań pozornych,

- transformacja zadania do takiej postaci, w której jest

ł

atwiej rozwiązywalne

lub transformacja do postaci bardziej adekwatnej do potrzeby.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

ZADANIE PROJEKTOWE

Przyk

ł

ad coraz ogólniejszego/szerszego formu

ł

owania zadania

„skonstruować lepszą

ł

apkę na myszy”
„zaprojektować skuteczniejszą

ł

apkę na

myszy”
„ zabijać myszy”
„wytępić myszy”
„pozbyć się myszy (oddalić je z

mieszkania)”

„skonstruować domową pralkę do odzieży”
„skonstruować pralkę

automatyczną”
„prać odzież”
„zapewnić czystą odzież”

?

Jak dalece projektant może uogólniać i poszerzać problem?

Powyższa kwestia nie podlega jednoznacznemu rozstrzygnięciu. Jest to

uwarunkowane okolicznościami w jakich dzia

ł

a projektant (obowiązki,

kompetencje, podleg

ł

ość s

ł

użbowa itp).

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

ZADANIE PROJEKTOWE

Formu

ł

owanie zadania jest trudnym, heurystycznym dzia

ł

aniem

wskazówki

u

ł

atwiające ten proces formu

ł

owania zadania projektowego (1):

-

Zadania powinny być sformu

ł

owane jak najogólniej

.

(-) dobrać pow

ł

oki antykorozyjne
(+) chronić przed korozją lub

(++) spowodować aby korozja nie występowa

ł

a

(-) zaprojektować mechanizm naprowadzania tubusa mikroskopu na przedmiot

(+) zgrywać przedmiot z osią optyczną mikroskopu

-

Zadanie powinno być sformu

ł

owane możliwie konkretnie

(co nie przeczy poprzedniej zasadzie)

(-) ogólnikowe sformułowanie: usprawni

ć

konstrukcj

ę

manometru,

poprawi

ć

jako

ść

produkcji, poprawi

ć

stan komunikacji miejskiej

Sformułowanie zadania musi mie

ć

warto

ść

operacyjn

ą

z punktu widzenia

nast

ę

pnych etapów projektowania.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

ZADANIE PROJEKTOWE

Formu

ł

owanie zadania jest trudnym, heurystycznym dzia

ł

aniem

wskazówki

u

ł

atwiające ten proces formu

ł

owania zadania projektowego (2):

- Sformu

ł

owanie nie implikuje rozwiązania

.

(-) skręcić wa

ł

ek z tuleją

(+) po

ł

ączyć wa

ł

ek z tuleją

- Sformu

ł

owanie poprzez funkcje obiektu a nie jego nazwę

W szczególności należy także unikać wyrażeń specjalistycznych powodujących

automatyczne skojarzenie, zadanie trzeba opisywać jak najprostszymi s

ł

owami.

(-) skonstruować przek

ł

adnię dla napędu wa

ł

ka (+) zapewnić ruch wa

ł

ka

- Opisanie stanu przed i po zaspokojeniu potrzeby

-- stan ‘przed’ (A) czysta kartka, stan ‘po’ (B) kartka z zapisanym tekstem, rysunkami;

-- zamienić brudne ubrania w czyste i wyprasowane

-- spowodować aby określone przedmioty znalaz

ł

y się w innym miejscu

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

ZADANIE PROJEKTOWE

Formu

ł

owanie zadania jest trudnym, heurystycznym dzia

ł

aniem

wskazówki

u

ł

atwiające ten proces formu

ł

owania zadania projektowego (3):

-

Sformu

ł

owanie stanu lub funkcji idealnej

(-) „obudować urządzenie tak, aby z

ł

odziej nie móg

ł

otworzyć drzwiczek

(co implikuje mocne drzwi, zamki itp.)
(+) „uniemożliwić kradzież” albo

„spowodować aby w

ł

amanie nie by

ł

o interesujące, a kradzież nieop

ł

acalna”

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

ZADANIE PROJEKTOWE

Klasyfikacja zadań projektowych

- Zadanie może być

proste

lub

z

ł

ożone

. Proste – gdy może je rozwiązać

jeden specjalista, ponieważ w projektowanych urządzeniu zachodzą

jednorodne zjawiska (np. mechaniczne lub elektryczne), a urządzenie nie

zawiera zbyt wielu elementów (np. mniej niż 100). Przyk

ł

ady: p

ł

ug, mebel.

- Zadanie może polegać na znalezieniu

nowej konstrukcji

lub

ulepszeniu

istniejącej

. Często chodzi tylko o niewielkie modyfikacje już istniejącego

urządzenia. Jest to istotne ze względu na organizację prac projektowych.

- Zadanie może być

zdefiniowane dobrze

lub

zdefiniowane

niewystarczająco

(np. popraw istniejącą konstrukcję). Zadanie dobrze

zdefiniowane może być opisane ilościowo (wymagania podane liczbowo).

- Zadanie może dotyczyć obiektu

wytwarzanego jednostkowo

,

seryjnie

lub

masowo

przez znanego lub nieznanego producenta.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

ZADANIE PROJEKTOWE

- Zadanie może być

klasyczne

lub

nowe

.

Klasyczne jest wtedy, gdy podobne zadania by

ł

y już wcześniej z powodzeniem

rozwiązywane i istnieje odpowiednie doświadczenie.

Odmianą tego podzia

ł

u jest rozróżnienie, czy koncepcja (idea) zadania jest

znana

(np. napęd obrabiarki) czy

zupe

ł

nie nowa

(np. urządzania do pracy na Marsie).

Nie zawsze jednak można to ustalić przed rozpoczęciem prac projektowych. Mając

na uwadze nowość zadania, możemy wyróżnić ca

ł

ą gamę sytuacji: od prac

rutynowych, powtarzalnych, przez adaptację znanych rozwiązań do nowych celów

w nowych warunkach aż do nowych konstrukcji do nowych celów.

Klasyfikacja zadań projektowych (2)

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

ZADANIE PROJEKTOWE

- Celem projektowania jest wytwór, który ma s

ł

użyć:

--

jednemu znanemu odbiorcy

i

jednemu użytkownikowi

Mamy tutaj do czynienia z wytwarzaniem jednostkowym, czasem seryjnym

(np. kasy fiskalne dla konkretnej sieci sklepów)

--

użytkownikowi anonimowemu

(np. samochód w produkcji seryjnej).

Wytwór jest wprowadzany na rynek i tam konkuruje z innymi wytworami.

Użytkownik ani warunki użytkownika nie są jednoznacznie rozpoznane.

Klasyfikacja zadań projektowych (3)

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

ZADANIE PROJEKTOWE

ZADANIE PROJEKTOWE

wp

ł

yw na proces projektowania

kto ma projektowa

ć

kwalifikacje, wielko

ść

zespołu, potrzebny czas, nakłady itd.

jaki ma by

ć

proces projektowania

stosowane metody, kolejno

ść

i zakres prac, kontrola prac

i weryfikacja rezultatów itd.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Projektowanie inżynierskie

WYśSZA SZKO

Ł

A ZARZĄDZANIA OCHRONĄ PRACY

Elementy procesu

projektowania

V BLOK TEMATYCZNY

Problem projektowy a zadanie projektowe

Wymagania projektowe

Optymalizacja i podejmowanie decyzji

Wymagania projektowe

to wszystkie ograniczenia narzucone na

rozwiązanie projektowe.

Identyfikacja wymagań projektowych:

1) Sformu

ł

owanie listy wymagań, tj. określenie zmiennych, na które

na

ł

ożone zostaną ograniczenia. Listę wymagań ustala się heurystycznie.

2) Określenie ww. ograniczeń, czyli podanie przedzia

ł

ów dopuszczalnych

dla wymagań. Wymagania projektowe opisują więc zadanie w sposób

ilościowy.

WYMAGANIA PROJEKTOWE

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Rodzaje wymagań projektowych (1)

- Wymagania funkcjonalne

. Wynikają wprost z przeznaczenia

projektowanego obiektu i z konieczności dopasowania obiektu do otoczenia,

a w szczególności do wspó

ł

dzia

ł

ających uk

ł

adów technicznych, do źróde

ł

energii, do pomieszczeń (np. ograniczenia gabarytowe, obciążenia

fundamentów)

Przyk

ł

adowo, w przypadku projektowania obiektu o znacznych gabarytach,

który jest wykonywany poza miejscem przeznaczenia, trzeba przewidzieć sposób

transportu, czy zmieści się w przejściu, czy udźwig urządzenia transportowego

jest wystarczający, np. kombajn ścianowy.

Dla uk

ł

adów pomiarowych wymagania dotyczą np. dok

ł

adności.

Dla drukarki wymogiem jest dostosowanie do handlowych postaci papieru.

WYMAGANIA PROJEKTOWE

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Rodzaje wymagań projektowych (2)

- Wymagania niezawodnościowe

. Charakteryzują żądaną trwa

ł

ość

i odporność na zużycie.

Obejmują wskaźniki niezawodnościowe i wytrzyma

ł

ościowe, stateczność kszta

ł

tu,

odporność na różne zak

ł

ócenia zewnętrzne (np. zmiany temperatury otoczenia),

odporność na korozyjne dzia

ł

anie otoczenia, zewnętrzne pole magnetyczne,

odporność na niefachową obs

ł

ugę itp.

- Wymagania dynamiczne

. Związane są z prędkością dzia

ł

ania obiektu

oraz uk

ł

adów wspó

ł

dzia

ł

ających (np. pojazdu).

WYMAGANIA PROJEKTOWE

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Rodzaje wymagań projektowych (3)

- Wymagania ergonomiczne i estetyczne

. Opisują stopień dopasowania

obiektu do psychicznych i fizycznych możliwości i potrzeb cz

ł

owieka.

Przyk

ł

ady:

- kolorystyka elementów uk

ł

adu elektronicznego u

ł

atwiająca montaż

(zw

ł

aszcza w produkcji seryjnej)

- ergonomiczne rozmieszczenie elementów na pulpicie sterowniczym,

np. pozwalające na szybki odczyt najważniejszych parametrów pracy maszyny

- estetyka zwiększająca komfort użytkowania maszyny

- wymagania bezpieczeństwa i higieny pracy (BHP)

WYMAGANIA PROJEKTOWE

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Rodzaje wymagań projektowych (4)

- Wymagania kulturowe

. Wynikają z uwarunkowań obyczajowych, religijnych

i innych, dzia

ł

ających w sferze kultury danego spo

ł

eczeństwa.

Przyk

ł

ady:

- kszta

ł

t obiektu, ornamenty itp. nie mogą wywo

ł

ywać nieprzyzwoitych skojarzeń

lub naruszać uczuć religijnych

- uwzględnienie ograniczeń wynikających z psychiki ludzkiej, np. obrót pokręt

ł

a

w prawo domyślnie oznacza zwiększenie wartości

WYMAGANIA PROJEKTOWE

- Wymagania ekonomiczne

. Określają przede wszystkim g

ł

ówne wskaźniki

kosztów (np. koszt produkcji, koszt eksploatacji). Mogą także dotyczyć

parametrów charakteryzujących docelową wydajność produkcyjną obiektu,

sprawność energetyczną, zużycie energii i inne nak

ł

ady ponoszone podczas

użytkowania, obs

ł

ugi i napraw, a także charakteryzujące trwa

ł

ość obiektu.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Rodzaje wymagań projektowych (5)

- Wymagania technologiczne

. Opisują

ł

atwość i możliwość wykonania obiektu,

w tym np. dostępność materia

ł

ów, parametry dostępnych urządzeń produkcyjnych

oraz możliwość przechowywania, pakowania i transportu obiektu.

Przyk

ł

ady:

- wymaganą dok

ł

adność obróbki

- dopuszczalne wstrząsy transportowe lub wymiary obiektu

- kszta

ł

t pojemników na napoje, taki aby się one nie przewraca

ł

y podczas

transportu, by

ł

y

ł

atwe do nape

ł

niania i do umieszczenia w kartonach.

WYMAGANIA PROJEKTOWE

- Wymagania ekologiczne

. Charakteryzują i ograniczają niekorzystne

oddzia

ł

ywania obiektu na otoczenie naturalne: atmosferę, wodę, glebę itd.

podczas jego wytwarzania, użytkowania, realizacji dzia

ł

ań z zakresu utrzymania

ruchu i transportu, a także po zakończeniu eksploatacji.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Rodzaje wymagań projektowych (7)

- Wymagania prawne

. Wynikają z prawa obowiązującego na obszarze,

gdzie projektowany obiekt ma być wytwarzany oraz na obszarze, gdzie ma być

stosowany.

Są określone przez przepisy, normy, ustawy państwowe, dyrektywy,

a także umowy międzynarodowe. Szczególnym przyk

ł

adem są udzielone

w danym państwie patenty ograniczające swobodę projektanta w doborze

rozwiązań konstrukcyjnych czy procesów technicznych.

WYMAGANIA PROJEKTOWE

- Wymagania formalne

. Wynikają np. z norm czy katalogów handlowych.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Dyrektywa ATEX 94/9/WE

140,4 g

117

x 77 x

15

[mm]

ATEX (fr. Atmosphères Explosibles) - dyrektywa Unii

Europejskiej definiuj

ą

ca wymagania zasadnicze, jakie musi

spełnia

ć

ka

ż

dy produkt, przeznaczony do stosowania w

strefach zagro

ż

onych wybuchem. Wymagania szczegółowe

podane s

ą

w normach powi

ą

zanych z t

ą

dyrektyw

ą

,

natomiast wymagania, które nie s

ą

obj

ę

te ani dyrektyw

ą

ani

normami mog

ą

by

ć

przedmiotem regulacji wewn

ę

trznych

obowi

ą

zuj

ą

cych w poszczególnych krajach członkowskich.

Regulacje te nie mog

ą

jednak by

ć

sprzeczne z dyrektyw

ą

,

oraz nie mog

ą

zaostrza

ć

jej wymaga

ń

.

ROZPORZ

Ą

DZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 8 lipca

2010 r. w sprawie minimalnych wymaga

ń

, dotycz

ą

cych

bezpiecze

ń

stwa i higieny pracy, zwi

ą

zanych z mo

ż

liwo

ś

ci

ą

wyst

ą

pienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej

ATEX

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

880 g

178

x 85 x

39

[mm]

Dyrektywa maszynowa 2006/42/WE (1)

ROZPORZ

Ą

DZENIE MINISTRA GOSPODARKI z 21 pa

ź

dziernika 2008 r. w sprawie

zasadniczych wymaga

ń

dla maszyn (Dz.U. nr 199, poz.1228)

Przykładowe zapisy:

§ 19. 1. Urz

ą

dzenia steruj

ą

ce powinny by

ć

:

1) wyra

ź

nie widoczne i identyfikowalne, z u

ż

yciem piktogramów we wła

ś

ciwych

przypadkach;

2) rozmieszczone w sposób zapewniaj

ą

cy bezpieczn

ą

obsług

ę

, bezzwłoczn

ą

i jednoznaczn

ą

;

3) zaprojektowane tak, aby ich kierunek ruchu był zgodny z wywoływanym skutkiem;

4) umiejscowione poza strefami niebezpiecznymi, z wyj

ą

tkiem urz

ą

dze

ń

do

zatrzymywania awaryjnego lub podwieszonego pulpitu sterowniczego, w przypadku

gdy jest to konieczne;

5) umieszczone w taki sposób, aby ich obsługa nie powodowała dodatkowego ryzyka;

zaprojektowane albo zabezpieczone w taki sposób, aby po

żą

dany efekt, je

ż

eli wi

ąż

e

si

ę

z nim ryzyko, nie mógł wyst

ą

pi

ć

bez zamierzonego działania;

7) wykonane tak, aby wytrzymały daj

ą

ce si

ę

przewidzie

ć

obci

ąż

enia;

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Dyrektywa maszynowa 2006/42/WE (2)

Przykładowe zapisy:

§ 19. 1. Urz

ą

dzenia steruj

ą

ce powinny by

ć

:

(..)

8) wykonane tak, aby ich rozmieszczenie, przemieszczanie i opór zwi

ą

zany z

operowaniem nimi były zbie

ż

ne z powodowanym działaniem, z uwzgl

ę

dnieniem

zasad ergonomii.

2. Je

ż

eli urz

ą

dzenie steruj

ą

ce zostało zaprojektowane i wykonane w celu spełniania

ró

ż

nych funkcji i brak jest wzajemnej jednoznacznej relacji mi

ę

dzy nimi, funkcja,

jaka ma by

ć

wykonana, powinna by

ć

sygnalizowana i w razie potrzeby potwierdzona.

§ 20. 1. Maszyna powinna by

ć

wyposa

ż

ona we wska

ź

niki niezb

ę

dne do zapewnienia

bezpiecze

ń

stwa obsługi.

2. Operator powinien mie

ć

mo

ż

liwo

ść

odczytywania wskaza

ń

wska

ź

ników, o których

mowa w ust. 1, ze stanowiska sterowania.

3. Z ka

ż

dego stanowiska sterowania operator powinien mie

ć

mo

ż

liwo

ść

upewnienia si

ę

,

ż

e w strefach niebezpiecznych nie przebywaj

ą

osoby, lub układ sterowania powinien by

ć

zaprojektowany i wykonany w sposób uniemo

ż

liwiaj

ą

cy uruchomienie, je

ż

eli jakakolwiek

osoba znajduje si

ę

w strefie niebezpiecznej.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Źród

ł

a informacji do określania wymagań projektowych

- Uzgodnienia ze zleceniodawcą procesu projektowania i polecenia konstruktora

wiodącego. Mogą mieć postać zamówienia, umowy, zlecenia, notatki s

ł

użbowej itp.

Zleceniodawca oraz konstruktor wiodący powinni osiągnąć porozumienie w kwestii

wymagań projektowych.

- W

ł

asna wiedza i doświadczenie wynikające z projektowania lub użytkowania

podobnych obiektów w przesz

ł

ości.

- Rozmowy z innymi konstruktorami, technologami, ekonomistami, ergonomistami,

psychologami, lekarzami, socjologami itd.

- Rozmowy z użytkownikami podobnych obiektów, w szczególności obserwacja

ich pracy, wprowadzonych przez nich elementów dodatkowego wyposażenia

stanowisk pracy, w

ł

asnych ulepszeń itp. Ewentualne rozmowy z reprezentantami

użytkowników, np. z dzia

ł

aczami federacji konsumentów.

- Badania dokonywane z zastosowaniem modelowania komputerowego

(np. istniejących rozwiązań, środowisk pracy)

WYMAGANIA PROJEKTOWE

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Źród

ł

a informacji do określania wymagań projektowych (2)

- Badania laboratoryjne lub eksploatacyjne podobnych obiektów dostępnych

na rynku.

Jeżeli obiekt jest niewielki lub relatywnie tani (np. przyrząd pomiarowy), op

ł

aca się

zakupić egzemplarze wytworzone przez różnych producentów, zbudować specjalne

stanowiska badawcze i poddać je dok

ł

adnym badaniom.

Jeśli to możliwe konstruktor powinien osobiście uczestniczyć w tych badaniach.

Np. konstruktor samochodu powinien mieć możliwość użytkowania różnych typów

samochodów podobnej klasy tzn. eksploatować je (użytkować i realizować czynności

z zakresu utrzymania ruchu).

- Rozmowy z przedstawicielami przysz

ł

ego producenta, na podstawie których

należy sformu

ł

ować ograniczenia produkcyjne, np. co do możliwości

technologicznych i materia

ł

owych.

WYMAGANIA PROJEKTOWE

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Źród

ł

a informacji do określania wymagań projektowych (3)

- Rozmowy z dystrybutorami podobnych obiektów np. z przedstawicielami central

handlowych, w tym także z ewentualnymi eksporterami. W przypadku

przygotowywania produkcji masowej lub wielkoseryjnej rozmowy z użytkownikami

i dystrybutorami prowadzi się na szeroką skalę i w sposób zorganizowany,

np. w formie ankiet (badania marketingowe)

- Rozmowy z dotychczasowymi producentami podobnych obiektów

(jeśli jest to możliwe – względy konkurencji)

- Badanie literatury: książek i czasopism branżowych, opisów patentowych,

katalogów producentów i literatury handlowej (np. cenników), unormowań

prawnych (norm, przepisów – np. przepisów Urzędu Dozoru Technicznego

dotyczących urządzeń dźwigowych i ciśnieniowych, zarządzeń, rozporządzeń)

WYMAGANIA PROJEKTOWE

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

wartość lub zbiór wartości dla danej wielkości

Metody wspomagania ustalania listy wymagań

- Drzewo celów

Budowanie hierarchicznej struktury wielkości o coraz większej szczegó

ł

owości i

jednoznaczności. Tworząc tę strukturę na każdym etapie należy zapytać:

-

co to znaczy?

albo

-

po co to jest potrzebne?

albo

- jak to mo

ż

na osi

ą

gn

ąć

?

Budowanie drzewa kończy dojście

do zmiennych zdefiniowanych i mierzalnych

oraz do określenia ich granic dopuszczalnych.

wielkość charakteryzująca wymaganie

WYMAGANIA PROJEKTOWE

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Należy opracować wymagania dla lampy sto

ł

owej ogólnego przeznaczenia.

- Opisowe sformu

ł

owanie wymagania: lampa ma być funkcjonalna, tania,

wygodna i estetyczna. Są to wymagania ogólnikowe i rozmyte.

- Przet

ł

umaczenie wymagań na zbiór wymagań dobrze zdefiniowanych.

- Określenie granic wartości dla każdego wymagania.

Formu

ł

owanie wymagań za pomocą drzewa celów (1)

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Formu

ł

owanie wymagań za pomocą drzewa celów (2)

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Metody wspomagania ustalania listy wymagań

- Badanie użytkownika i procesu użytkowania

Podmiot badań:

przysz

ł

y użytkownik oraz użytkownik obecny obiektów podobnych

lub wykonujących podobne funkcje (użytkownikiem może być także sam projektant).

Metody badawcze:

bezpośrednia obserwacja procesu eksploatacji w różnych jego

fazach, wywiad lub ankieta z użytkownikami obiektu, symulacja procesu użytkowania

(np. dokonana przez projektanta jazda rowerem w różnych warunkach terenowych,

użytkowanie urządzenia pomiarowego na specjalnie przygotowanym stanowisku lub w

warunkach rzeczywistych na obiektach przemys

ł

owych), symulacja czynności w

wirtualnym środowisku pracy.

Przygotowanie badania:

dok

ł

adnie określić cel i zakres badań, odpowiednio dobrać

rodzaj i liczebność zbioru badanych osób oraz określić problemy do wyjaśnienia.

Należy zwracać uwagę na ulepszenia obiektu wprowadzone z inicjatywy użytkownika

WYMAGANIA PROJEKTOWE

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Projektowanie inżynierskie

WYśSZA SZKO

Ł

A ZARZĄDZANIA OCHRONĄ PRACY

Elementy procesu

projektowania

V BLOK TEMATYCZNY

Problem projektowy a zadanie projektowe

Wymagania projektowe

Optymalizacja

OPTYMALIZACJA – WPROWADZENIE

WYMAGANIA

najwyższe wymagania

najwyższe osiągi obiektu

koszty realizacji

JAKOŚĆ

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

OPTYMALIZACJA – WPROWADZENIE

WYMAGANIA

najwyższe wymagania

najwyższe osiągi obiektu

koszty realizacji

Cel/przeznaczenie obiektu

JAKOŚĆ

np. klasa dok

ł

adności danej obrabiarki

ma być nie mniejsza niż,
moc silnika nie musi być jak najwyższa,
ale nie mniejsza niż
zużycie paliwa na 100 km ma być jak
najmniejsze ale nie większe niż..

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

OPTYMALIZACJA – WPROWADZENIE

WYMAGANIA

najwyższe wymagania

najwyższe osiągi obiektu

koszty realizacji

na daną w

ł

aściwość obiektu na

ł

ożono

ograniczenia i jednocześnie jest ona

kryterium optymalizacji

sytuacja

Cel/przeznaczenie obiektu

JAKOŚĆ

np. klasa dok

ł

adności danej obrabiarki

ma być nie mniejsza niż,
moc silnika nie musi być jak najwyższa,
ale nie mniejsza niż
zużycie paliwa na 100 km ma być jak
najmniejsze ale nie większe niż..

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

JAKOŚĆ

KOSZTY PRODUKCJI

OPTYMALIZACJA – WPROWADZENIE

- i

WYMAGANIA

wyznaczają dla obiektu

minimalny poziom jakości

wynika z samej potrzeby,

która ma być zaspokojona

przez ten obiekt a także z

obowiązujących przepisów

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Punkt widzenia użytkownika

OPTYMALIZACJA – WPROWADZENIE

Najlepsza jakość i najmniejszy koszt zakupu i eksploatacji obiektu

Punkt widzenia producenta

Istnieje jakiś

optymalny zbiór wymagań

i

optymalna jakość

produkowanego obiektu.

Przyk

ł

adowe sytuacje:

Wyższa jakość

wyższe koszty produkcji

wzrost popytu

wzrost skali

produkcji

obniżka kosztów wytwarzania oraz poprawa efektów

ekonomicznych twórcy

Poprawa niektórych parametrów jakości np. niezawodności

spadek wydatków

producenta w związku z uwzględnianiem gwarancji

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

najkorzystniejszy sposób zużytkowania

dostępnych środków

DZIA

Ł

ALNOŚĆ PROJEKTOWA

dążenie do

OPTYMALIZACJA – WPROWADZENIE

kryterium umożliwiające ocenę i porównanie

skutków poszczególnych decyzji

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

najkorzystniejszy sposób zużytkowania

dostępnych środków

DZIA

Ł

ALNOŚĆ PROJEKTOWA

dążenie do

OPTYMALIZACJA – WPROWADZENIE

OPTYMALNA DECYZJA PROJEKTOWA

dążenie do osiągnięcia celu w stopniu maksymalnym przy
ustalonej ilości środków

dążenie do osiągnięcia celu w określonym stopniu przy
minimalizacji dostępnych środków

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

minimalizacja nak

ł

adów

maksymalizacja efektów

KRYTERIA OPTYMALIZACJI

OPTYMALIZACJA – WYJA

Ś

NIENIE POJ

Ę

CIA

- lub

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Optymalizacja

polega na

wyborze możliwości

odpowiadającej

przyjętym

kryteriom

jako podstawom oceny wybieranej możliwości.

Inaczej ujmując, optymalizacja jako racjonalny zabieg jest możliwa do

przeprowadzenia wówczas, gdy istnieją różne

możliwości

i przyjęte

kryteria wyboru

. Przy czym im większe pole możliwych rozwiązań i

im trafniej dobrane kryteria, tym bardziej prawdopodobne jest

osiągnięcie optimum bezwzględnego. W praktycznym dzia

ł

aniu

osiągane jest optimum względne, co jest konsekwencją tego, że dobór

kryteriów nigdy nie jest idealny, a pole możliwości ograniczone.

OPTYMALIZACJA – WYJA

Ś

NIENIE POJ

Ę

CIA

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

W każdym

zadaniu optymalizacji

chodzi o znalezienie

wartości pewnych zmiennych, zwanych

zmiennymi

decyzyjnymi

, takich aby pewna funkcja zwana

funkcją

celu

lub

kryterium optymalizacji

, osiągnę

ł

a wartość

ekstremalną, przy jednoczesnym spe

ł

nieniu

ograniczeń

na

ł

ożonych na zmienne decyzyjne.

OPTYMALIZACJA – ZADANIE OPTYMALIZACJI

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Kryterium optymalizacji, funkcja celu

Kryterium optymalizacji można opisać przy pomocy funkcji F zwanej

funkcją celu :

Dla funkcji tej należy wyznaczyć

takie wartości zmiennych

projektowych (decyzyjnych) x1, x2, ..., xn, dla których funkcja celu

osiąga maksimum lub minimum.

Kryterium optymalizacji ma zwykle charakter zmiennej techniczno-

ekonomicznej i wyraża kompromis między różnymi, wzajemnie

sprzecznymi interesami i wymaganiami np. producenta i konsumenta

.

Krajewski K.: Metody optymalizacji w inżynierii środowiska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1993

OPTYMALIZACJA

F = f (x

1

, x

2

,.., x

n

)

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Funkcja celu ma wartość zysku:

F = Z = n*C

f

– N*K

w

=> max

n – wielkość sprzedaży w danym okresie czasu (szt.)

C – cena jednostkowa uzyskiwana przez producenta (z

ł

/szt.)

N – ca

ł

kowita wielkość produkcji obiektu o danej konstrukcji w danym okresie (szt.)

K

w

– ca

ł

kowity koszt jednostkowy wytwarzania obiektu,

ł

ącznie z kosztami prac

projektowo-badawczych i kosztami uruchomienia oraz podatkiem (z

ł

/szt.)

Funkcja celu (1)

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Funkcja celu ma wartość zysku:

F = Z = n*C

f

– N*K

w

=> max

Funkcja popytu

n = f (Q, C, K

e

) LUB n = f

1

(S, C, K

e

) na etapie projektowania

wstępnego gdy osiągi projektowanego obiektu nie są jeszcze znane, nie można

określić jego jakości

na przyk

ł

ad popyt na samochód osobowy zależy od jego jakości (w tym niezawodności),

ceny zbytu, ceny paliwa i oleju, ceny i dostępności części zamiennych, kosztów napraw itd.

Q – jakość projektowanego obiektu

C – cena jednostkowa uzyskiwana przez producenta (z

ł

/szt.)

K

e

– ca

ł

kowity jednostkowy koszt eksploatacji obiektu w danym okresie

S – poszukiwany zbiór wymagań projektowych (zbiór szukanych ograniczeń)

Funkcja celu (2)

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Funkcja celu ma wartość zysku:

F = Z = n*C

f

– N*K

w

=> max

Koszty wytwarzania

K

w

= f (KS, N)

Konstrukcja KS jest uwarunkowana żądanymi w

ł

aściwościami (wymaganiami

projektowymi) S projektowanego obiektu oraz skalą produkcji N

KS 





 (S, N), Znak 





 oznacza, że zależność ta nie jest funkcją matematyczną,

lecz relacją heurystyczną w każdym przypadku określaną (lepiej lub gorzej)

przez cz

ł

owieka w twórczym procesie projektowania.

Funkcja celu (3)

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Funkcja celu ma wartość zysku:

F = Z = n*C

f

– N*K

w

=> max

Ca

ł

kowity koszt

K = K

Z

+ p K

e

dla obiektu kupowanego

LUB K

W

= K + p K

e

w przypadku wytwarzania, gdzie

p < 1, oznacza że jednostka

pieniężna wydatkowana później jest mniej cenna niż wydana w chwili zakupu lub

produkcji. Wartość p zależy od stopy oprocentowania kapita

ł

u i od stopy inflacji.

K

Z

– jednostkowy koszt zakupu

K

e

– ca

ł

kowity jednostkowy koszt eksploatacji obiektu w danym okresie

K

w

– ca

ł

kowity jednostkowy koszt wytworzenia obiektu

Minimalna cena

wyznaczona przez producenta C = (1+α) K

w

α jest przyjętą stopą zysku wytwórcy, chyba że cenę określa inaczej (np. cena

dumpingowa lub cena określana przez państwo)

Funkcja celu (4)

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Funkcja celu ma wartość zysku:

F = Z = n*C

f

– N*K

w

=> max

Koszty eksploatacji

K

e

= f(KS)

KS – konstrukcja

lub K

e

= f(S) - gdy obiekt ma być projektowany i wykonywany przez kooperanta,

koszty eksploatacji zależą od ustalonych wymagań projektowych S

Koszt zakupu

K

Z

= f(S, N)

w przypadku zakupu hurtowego zależy od wymagań umownych S i od wielkości

partii N

Funkcja celu (5)

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Zmienne projektowe (decyzyjne)

Poszczególne zmienne mogą

oznaczać

np. wielkości konstrukcyjne,

parametry kinematyczne, cieplne, technologiczne, ekonomiczne itd.

Na poszczególne zmienne nak

ł

ada się szereg ograniczeń nierównościowych

bądź równościowych wynikających z wielu wymagań technologicznych,

eksploatacyjnych, bądź

związanych z obowiązującymi normami. W

tradycyjnym ujęciu procesu projektowo – konstrukcyjnego parametry te

dobierane są przede wszystkim pod kątem kosztów i niezawodności środka

technicznego, nie uwzględnia się natomiast parametrów związanych z

możliwościami psychosomatycznymi pracownika.

OPTYMALIZACJA

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Ograniczenia

Ograniczenia (kryteria ograniczające) na

ł

ożone zostają

na zakres

zmienności zmiennych projektowych. Wynikają m.in. z technicznych i

ekonomicznych możliwości realizacji rozwiązania projektowego (budowa

obiektu), norm i przepisów technicznych.

Ograniczenia te wyrażane są w postaci uk

ł

adu równań lub nierówności:

gdzie znak @ może oznaczać relację =, ≤ lub ≥

OPTYMALIZACJA

(

)

m

i

b

x

x

x

g

i

n

i

,

,

2

,

1

@

,

,

,

2

1

K

K

=

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Funkcja celu ma wartość zysku:

F = Z = n*C

f

– N*K

w

=> max

Ograniczenia:

N≤N

max

wielkość produkcji N nie przekracza możliwości produkcyjnych producenta

Q≤Q

min

LUB Q≤Q

min

minimalna jakość produktu nie powinna być gorsza od tej,

która wynika z norm, przepisów itp.

α≤α

min

stopa zysku powinna być nie mniejsza niż ekonomicznie op

ł

acalna

wymogi formalne np.: N≥n>0 wielkość produkcji danego obiektu w danym

okresie jest co najmniej taka, jak wielkość sprzedaży obiektu w danym okresie,

obie wartość muszą być dodatnie

Ograniczenia

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Budowa modelu matematycznego dla potrzeb optymalizacji

-

ustalenie zmiennych decyzyjnych modelu

-

dobór kryterium optymalizacji

-

określenie ograniczeń nak

ł

adanych na rozwiązanie optymalne

-

budowa funkcji celu

OPTYMALIZACJA

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Zadanie optymalizacji (1)

Zak

ł

ad musi produkować dwa wyroby A i B. Produkcja zak

ł

adu w ustalonym

okresie musi spe

ł

niać określone warunki:

a) wartość wytworzonej produkcji liczonej w cenach zbytu musi
wynosić niemniej niż 300 jednostek pieniężnych,

b) wielkość produkcji wyrobu B ma stanowić co najmniej 125%
wielkości produkcji wyrobu A, a ta z kolei nie może być mniejsza od 20
jednostek.

Koszty bezpośrednio ponoszone przy produkcji poszczególnych wyrobów są
proporcjonalne do wielkości produkcji. Koszt bezpośredni wytworzenia jednostki
wyrobu każdego rodzaju oraz ich cenę podaje tabela:

Wyrób

Koszt

bezpośredni

Cena

A
B

2

3,5

3
5

Należy ustalić takie rozmiary produkcji obu wyrobów, które uwzględniając
warunki a) i b) zapewniają minimalizację związanej z nią ca

ł

ości kosztów

bezpośrednich.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Zadanie optymalizacji (2)

Budowa modelu:

a) ustalenie zmiennych decyzyjnych modelu

W zadaniu występują dwie zmienne decyzyjne x1 i x2

x1 - wielkość produkcji wyrobu A

x2 – wielkość produkcji wyrobu B

b) dobór kryterium optymalizacji

Minimalizacja kosztów bezpośrednich

c) określenie ograniczeń nak

ł

adanych na rozwiązanie optymalne

3x1 + 5x2 ≥ 300

x2 ≥ 1,25x1

x1≥ 20

x2≥ 0 x2≥ 0

d) budowa funkcji celu

2x1 + 3,5x2

→

min

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Optymalizacja jakościowa i ilościowa
w uk

ł

adach antropotechnicznych

z zastosowaniem komputerowych modeli geometrycznych

Metody optymalizacji stosujące modele matematyczne są

metodami

ilościowymi i uwzględniają kryteria techniczno – ekonomiczne.

Stosując modele geometryczne możliwa jest ocena ilościowa i jakościowa

uk

ł

adów antropotechnicznych. Poprzez wizualizację modelu geometrycznego,

np. pozycji cia

ł

a operatora maszyny, może ona zostać oceniona w sposób

jakościowy jako np. pozycja wymuszona. Z oceny tej wyprowadzone są

wnioski co do rozk

ł

adu obciążeń w uk

ł

adzie szkieletowym i związanych z tym

późniejszych skutków zdrowotnych.

Na podstawie znanych modeli biomechanicznych możliwa jest ilościowa

ocena stanu obciążenia uk

ł

adu szkieletowego.

OPTYMALIZACJA

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Optymalizacja w uk

ł

adach antropotechnicznych

Studium przypadku

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Optymalizacja konstrukcji w systemach

CAD – Solid Works

62

62

Proces optymalizacji ukierunkowuje konstruktora na
powtarzanie analiz na różnych kszta

ł

tach i rozmiarach

tego samego modelu. Program optymalizując metodą
iteracji znajduje „optymalne“ rozwiązanie konstrukcji
bazujące na wstępnym za

ł

ożeniu projektowym.

Przyk

ł

adowe możliwości:

•

Redukcja ciężaru części lub zespo

ł

ów przy zachowaniu

dopuszczalnych naprężeń konstrukcji.

•

Zmiana materia

ł

u różnych części zespo

ł

u dla

zmniejszenia kosztów produkcji.

•

Uwzględnienie dopuszczalnych temperatur dzia

ł

ających

na konstrukcję.

•

Możliwość testowania kilku różnych scenariuszy

projektu „co się stanie, gdy...“, w celu porównania
mas i oszczędności różnych wersji optymalizowanych
prototypów.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Optymalizacja zużycia materia

ł

u w procesach produkcyjnych

w przemyśle meblarskim zastosowanie CAD Rozkrój

Technologie komputerowe gwarantuj

ą

optymalne zu

ż

ytkowanie materiału (minimalizacja

odpadów). CAD Rozkrój umo

ż

liwia tak

ą

wła

ś

nie optymalizacj

ę

ci

ę

cia płyt meblowych.

Funkcjonowanie CAD Rozkroju polega na tym, i

ż

na dowolnie zdefiniowanych arkuszach

zostaj

ą

rozmieszczone poszczególne formatki tak, by zostało jak najmniej niewykorzystanej

powierzchni.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Optymalizacja zużycia materia

ł

u w procesach

produkcyjnych w przemyśle meblarskim
zastosowanie CAD Rozkrój

Technologie komputerowe gwarantuj

ą

optymalne zu

ż

ytkowanie materiału

(minimalizacja odpadów). CAD Rozkrój

umo

ż

liwia tak

ą

wła

ś

nie optymalizacj

ę

ci

ę

cia

płyt meblowych. Funkcjonowanie CAD

Rozkroju polega na tym, i

ż

na dowolnie

zdefiniowanych arkuszach zostaj

ą

rozmieszczone poszczególne formatki tak, by

zostało jak najmniej niewykorzystanej

powierzchni.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Projektowanie inżynierskie

WYśSZA SZKO

Ł

A ZARZĄDZANIA OCHRONĄ PRACY

Systemowe ujęcie projektowania

Holistyczne ujęcie projektowania

VI BLOK TEMATYCZNY

Dr inż. Magdalena Rozmus

PODEJŚCIE

HOLISTYCZNE

PODEJŚCIE

REDUKCJONISTYCZNE

PODEJ

Ś

CIE SYSTEMOWE – WPROWADZENIE

- Zaczę

ł

o panować we wspó

ł

czesnej nauce od czasów Newtona i Kartezjusza

(XVI/XVII wiek)

-

Paradygmatem

redukcjonistycznego podejścia do rzeczywistości jest

podzia

ł

obiektu, bądź problemu badań, na części sk

ł

adowe i przez

kolejne uproszczenia zbadanie w

ł

asności jego oddzielnych części,

by w ten sposób wnioskować o zachowaniu się ca

ł

ości

.

- Ten sposób ujęcia rzeczywistości odnosi

ł

, i dziś jeszcze odnosi wielkie triumfy

w badania obiektów prostych o ma

ł

ej z

ł

ożoności (o ma

ł

ej liczbie elementów

i ich wzajemnych po

ł

ączeń), takiej jaką spotyka się w mechanice pojedynczych

maszyn (ale już nie pojazdów kosmicznych, ani np. maszyn papierniczych). Stąd

też podejście redukcjonistyczne często nazywa się mechanistycznym.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

PODEJ

Ś

CIE SYSTEMOWE – WPROWADZENIE

-

Ilość relacji pomiędzy elementami pewnej ca

ł

ości i ich skomplikowanie w stanowieniu

systemu by

ł

o najwcześniej rozpoznane w biologii, gdzie najwcześniej zrozumiano ograni-

czenia paradygmatu redukcjonistycznego. Tutaj na gruncie studiów biologii teoretycznej
już w latach trzydziestych (1934) powsta

ł

o pierwsze ujęcie organizmu jako systemu.

U podstaw tej koncepcji by

ł

a idea ca

ł

ościowa organizmów żywych. Oznacza to, że po-

szczególne części organizmu można określić jedynie przez poznanie ich miejsca w ca

ł

ości.

-

Paradygmatem jest ca

ł

ościowe ujmowanie rzeczywistości

.

-

Podejście holistyczne (systemowe) to zespo

ł

owe patrzenie na ca

ł

ość, poprzez rolę i

funkcję części w ca

ł

ości, z uwzględnieniem powiązań przyczynowo-skutkowych, często

niejawnych i nieliniowych, z uwzględnieniem dalekosiężnych skutków (ryzyko) naszych
decyzji.

-

Podejście holistyczne nakazuje spostrzegać rzeczywistość w sposób kompleksowy.

Takie podejście ma zapewnić lepsze, bo harmonijne kszta

ł

towanie rzeczywistości,

w której żyje cz

ł

owiek.

PODEJŚCIE

HOLISTYCZNE

PODEJŚCIE

REDUKCJONISTYCZNE

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

System jest to byt przejawiający egzystencję przez synergiczną interakcję

swych elementów.

POJ

Ę

CIE SYSTEMU

System – S zdefiniujemy jako zbiór (zespó

ł

, kompleks) wspó

ł

dzia

ł

ających ze

sobą elementów – E , stanowiący celowo zorientowaną jedną ca

ł

ość.

S = B(E,A,R ), E = [E

1

,...,E

n

], A = [A

1

,...,A

m

], R = [R

1

,...,R

r

],

gdzie:

E - zbiór elementów systemu, A - zbiór atrybutów (w

ł

aściwości),

R - zbiór relacji miedzy elementami i atrybutami.

Interpretacja: system może sk

ł

adać się z n > 1 elementów – E,

które mogą mieć m ≥ n atrybutów – A,

uczestniczących w r ≥ n-1 relacjach – R.

definicja s

ł

owna

definicja matematyczna

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Dla określenia

struktury systemu

wydziela się jego

elementy

(

podsystemy

) oraz występujące między nimi

relacje

a także

relacje

miedzy elementami systemu a

otoczeniem systemu

.

STRUKTURA SYSTEMU

Elementy

wchodzące w zbiór systemu są sk

ł

adnikami systemu i nie ma

ograniczenia co do ilości oraz stopnia skomplikowania.

Pomiędzy elementami występują powiązania –

relacje

na różnych

poziomach uszczegó

ł

owiania pionowego (podporządkowanie) czy poziomego

(równorzędność) systemu stanowiąc jedną ca

ł

ość. Dzięki relacjom zbiór tych

elementów przekszta

ł

ca się w powiązaną ca

ł

ość.

Relacje istnieją także między systemem a jego

otoczeniem

.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

CECHY SYSTEMU

INTEGRALNOŚĆ

Przejawia się tym, że system, jedynie jako ca

ł

ość jest w stanie

realizować w pe

ł

ni za

ł

ożone zadania.

Ca

ł

ość to coś więcej niż suma części sk

ł

adowych, stąd mimo to, że

niektóre w

ł

aściwości systemu wynikają z w

ł

aściwości jego części

sk

ł

adowych, system wykazuje także cechy będące wy

ł

ącznie w

ł

asnością

jego jako ca

ł

ości. I jedynie jako ca

ł

ość system może osiągać cel g

ł

ówny.

MODU

Ł

OWA STRUKTURA

Modu

ł

owa struktura umożliwia dekompozycję systemu

na mniejsze podsystemy.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

SYSTEM – PODSTAWOWY SCHEMAT

Wejście

- wszystkie czynniki, które mają wp

ł

yw na dzia

ł

anie systemu i są

wykorzystywane w tym dzia

ł

aniu. W szczególności mogą to być czynniki

negatywne, zak

ł

ócające dzia

ł

anie.

Dzia

ł

anie

polega na przemieszczaniu i przetwarzaniu elementów wejścia

w elementy wyjścia.

y = f(x)

określa zależności, wed

ł

ug których elementy

wejścia ulegają przekszta

ł

ceniu na elementy wyjścia.

Wyjście

- wyroby, us

ł

ugi, a także wszelkie odpady, w szczególności

czynniki szkodliwe.

DZIA

Ł

ANIE

y = f(x)

WEJŚCIE x

WYJŚĆIE y

OTOCZENIE SYSTEMU

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Otoczenie systemu

- zbiór wszystkich obiektów nie należących do

rozpatrywanego systemu, przy czym poszczególne elementy otoczenia

oddzia

ł

ują na poszczególne elementy systemu, albo też poszczególne

elementy systemu oddzia

ł

ują

na poszczególne elementy otoczenia.

Oddzia

ł

ywanie to odbywa się poprzez wejścia i wyjścia. Można tu mówić o

wspó

ł

dzia

ł

aniu systemu z otoczeniem.

Otoczenie to może być bliższe lub dalsze.

SYSTEM – PODSTAWOWY SCHEMAT

DZIA

Ł

ANIE

y = f(x)

WEJŚCIE x

WYJŚĆIE y

OTOCZENIE SYSTEMU

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Otoczenie bliższe i dalsze projektowania inżynierskiego

OTOCZENIE SYSTEMU

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

OTOCZENIE SYSTEMU

Postacie otoczenia systemu

Otoczenie fizyczne

(np. warunki klimatyczne, zasoby surowcowe,

zasoby wodne, oświetlenie naturalne, zasilenie energetyczne)

Otocznie ekonomiczne

(np. polityka podatkowa, polityka kredytowa,

rynek),

Otocznie socjalne

(np. warunki urbanistyczne, warunki socjalne

ludności),

Otoczenie kulturowe

(system wartości, zwyczaje i upodobania).

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

CHARAKTERYSTYKA SYSTEMU

W

ł

asności systemu

System ma z

ł

ożoną strukturę

Zawiera wspó

ł

dzia

ł

ające ze sobą podsystemy powiązane relacjami. Nie

można rozpatrywać podsystemów we wzajemnej izolacji.

W każdym systemie obok wewnętrznych relacji występują także relacje z

otoczeniem.

W sk

ł

ad systemu wchodzą podsystemy o różnych, często konfliktowych

celach dzia

ł

ania.

System ma zdolność osiągania swego celu ogólnego. Osiąganie

kompromisu

między

sprzecznymi

dążeniami

poszczególnych

podsystemów jest istotną w

ł

asnością każdego systemu i zapewnia

spe

ł

nienie jego zadań.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

MODELE SYSTEMOWE

Struktura systemu

może zostać opisana poprzez

model.

Model

jest uproszczoną reprezentacją systemu, w czasie i

przestrzeni, stworzoną w zamiarze zrozumienia zachowania
systemu rzeczywistego.

Modele systemowe

s

ł

użą

do opisu dzia

ł

ania środka

technicznego (systemu technicznego) lub funkcjonowania
określonego procesu.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

MODELE SYSTEMOWE

Do modeli systemowych zalicza się tzw.

modele strukturalne

opisujące w szczególności

dzia

ł

anie środków technicznych

.

Modele te prezentują następujące rodzaje struktur systemu:

Strukturalne modele systemowe (1)

Struktura szeregowa,

Struktura równoleg

ł

a,

Struktura szeregowo – równoleg

ł

a,

Struktura równoleg

ł

o – szeregowa,

Struktura „k z N” (zwana też progową).

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

MODELE SYSTEMOWE

Struktura szeregowa charakteryzuje się tym, że obiekt dzia

ł

a

poprawnie tylko wówczas, gdy wszystkie jego elementy również
dzia

ł

ają poprawnie. W strukturze tej elementy uszkadzają się

niezależnie od siebie i uszkodzenie dowolnego elementu
powoduje uszkodzenie systemu.

Strukturalne modele systemowe (2)

– struktura szeregowa

1

2

3

N

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

MODELE SYSTEMOWE

Struktura równoleg

ł

a charakteryzuje się

tym, że system dzia

ł

a, jeżeli dzia

ł

a

przynajmniej

jeden

jego

element.

Elementy uszkadzają się niezależnie od
siebie.

Strukturalne modele systemowe (3)

– struktura równoleg

ł

a

1

2

3

N

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

MODELE SYSTEMOWE

Struktura szeregowo – równoleg

ł

a jest kombinacją struktury

szeregowej i równoleg

ł

ej.

Strukturalne modele systemowe (4)

– struktura szeregowo-równoleg

ł

a

1.1

1.2

1.3

1.N

2.1

2.2

2.3

2.N

P.1

P.2

P.3

P.N

1.1

1.2

1.3

1.N

2.1

2.2

2.3

2.N

P.1

P.2

P.3

P.N

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

MODELE SYSTEMOWE

Struktura równoleg

ł

o – szeregowa jest kombinacją struktury

równoleg

ł

ej i szeregowej

Strukturalne modele systemowe (5)

– struktura równoleg

ł

o-szeregowa

1.1

1.2

1.N

1.3

2.1

2.2

2.N

2.3

S.1

S.2

S.N

S.3

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

MODELE SYSTEMOWE

Struktura „k” z „N” stanowi wariant struktury równoleg

ł

ej i umożliwia

odwzorowanie w obrębie technicznego obiektu eksploatacji grupy N
jednakowych elementów (podzespo

ł

ów, zespo

ł

ów). Analizowany system

dzia

ł

a, gdy dzia

ł

a liczba k elementów z grupy N jednakowych elementów.

Strukturalne modele systemowe (5)

– struktura „k z N”

„k” z „N”

1

2

3

N

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

MODELE SYSTEMOWE

Strukturalne modele systemowe (6)

– struktura mieszana

Z

ł

ożony model systemowy zbudowany z wykorzystaniem

przedstawionych struktur typowych, nazywany jest modelem o
strukturze mieszanej.

2

4

8

9

10

11

12

3 z 4

1

3

5

6

7

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

SYSTEM PRODUKCYJNY

System

produkcyjny

to

celowo

zaprojektowany

i

zorganizowany uk

ł

ad materialny, energetyczny i informacyjny,

eksploatowany

przez

cz

ł

owieka

i

s

ł

użący

wytwarzaniu

określonych produktów (wyrobów lub us

ł

ug) w celu zaspokojenia

potrzeb konsumenta. Systemem produkcyjnym może być uznane
ca

ł

e przedsiębiorstwo, zak

ł

ad przemys

ł

owy jak i pojedyncze

stanowisko pracy.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

PROCES W UJĘCIU SYSTEMOWYM

Systemowe ujęcie procesu produkcyjnego – system produkcyjny

WEJŚCIE

PROCESY

PRZETWARZANIA

Wyroby
przemys

ł

owe

Us

ł

ugi

przemys

ł

owe

Odpady
produkcyjne

WYJŚCIE

ZARZĄDZANIE

Operacje technologiczne

Operacje kontrolne

Operacje transportowe

Operacje magazynowe

Operacje us

ł

ugowe

Materia

ł

y

Wyposażenie
produkcyjne

Energia

Personel

Informacje

Kapita

ł

zasilanie materia

ł

owe,

energetyczne, informacyjne

decyzje personelu zarządzającego

sprzężenie zwrotne informacyjne

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

PROCES W UJĘCIU SYSTEMOWYM

Otoczenie systemu produkcyjnego

SYSTEM

PRODUKCYJNY

Logistyka

Marketing

Finanse

Otoczenie

wewnętrzne

System

bankowy

System

ł

ączności i komunikacji

Przepisy prawa

Środowisko

naturalne

Środowisko

spo

ł

eczno-polityczne

Dostawcy

Odbiorcy

Konkurencja

Badanie i rozwój

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

MODELE SYSTEMOWE

Zadania inżynierii systemów (projektowania systemów) dotyczą:

Wyodrębnienia i zdefiniowania badanego lub projektowanego systemu i
otoczenia,

Określenia celu funkcjonowania systemu,

Dekompozycji systemu na podsystemy i elementy sk

ł

adowe oraz syntezy

systemu z elementów i podsystemów,

Badania struktury systemu, powiązań między elementami systemu oraz
między systemem a otoczeniem,

Analizy wejść i wyjść systemu oraz relacji przekszta

ł

cenia wejścia na

wyjścia,

Analizy systemu jako ca

ł

ości zależnej od w

ł

asności jego elementów

sk

ł

adowych, wartościowania rozwiązań projektowych systemu,

Planowania oraz harmonogramowania prac systemu projektującego.

Opracowa

ł

a: dr inż. Magdalena Rozmus

Dziękuję za uwagę