6.System i otoczenie – zdefiniuj pojęcia i scharakteryzuj relacje między nimi System- „całość wchodząca w skład całości większych, utworzona z części(całości mniejszych) powiązanych w sposób nadający im pewną strukturę ,a wyodrębnioną ze względu na pewne funkcje względem otoczenia”. Cechy systemu : integralność-system jedynie jako całość jest w stanie realizować w pełni założone zadania (mimo to, że niektóre właściwości systemu wynikają z właściwości jego części składowych, system wykazuje też cechy będące wyłącznie własnością jego jako całości). modułowa struktura – umożliwia dekompozycję systemu na mniejsze podsystemy (podsystemy, mające charakter organiczny, składają się z pewnych zespołów składników systemu, powiązanych tak, aby mogły spełniać określone funkcje podsystemu) Otoczenie – zespół obiektów nie należących do rozpatrywanego systemu, będący z jednej strony źródłem oddziaływań na system a z drugiej strony przedmiotem oddziaływań systemu; to co nie wchodzi w skład systemu, lecz jest w pewien sposób związane z systemem.Wyróżniamy otoczenie:a) bliższe (np. baza surowcowa, lokalny rynek zbytu, firmy konkurencyjne) b)dalsze (np. polityka podatkowa, polityka kredytowa, import) W odniesieniu do systemów prod. otoczenie: fizyczne (elementy środowiska naturalnego: klimat, gleba); ekonomiczne (konkurenci, podatki, kredyty); socjalne (warunki socjalne życia ludzi, urbanistyka, demografia); kulturowe (przyzwyczajenia, kultura, religia, zwyczaje, obyczaje, tradycja, sposób na życie).System bez otoczenia(praktycznie nie są one spotykane w rzeczywistości)- systemy zamknięte. Systemy uwzględniające wpływy otoczenia –systemy otwarte. Relacje między systemem a otoczeniem: brak oddziaływań; występują wyłącznie oddziaływania przypadkowe (losowe), np. susza, klęski żywiołowe ;występuje zorganizowana współpraca (kooperanci, pracownicy); występuje zorganizowana walka (ekolodzy, konkurenci) 8.Porównaj makro – i mikrostrukturę procesu projektowania Wyróżnik Makro Mikro Kryterium podziału Główne decyzje Odmienność działań w każdym etapie Zakres Cały proces projektowania Pojedyncze działania Budowa Można pomijać niektóre etapy Nie można pomijać etapów Charakter Liniowy, sekwencyjny Iteracyjny, rekurencyjny Rejestracja formalna Dokument po każdej fazie Brak formalnej rejestracji Cel Ułatwienie makroplanowania (planowanie całego przedsięwzięcia) Ułatwienie mikroplanowania (planowanie wykonania 1 zadania) 10.Zdefiniuj proces projektowania i wymień jego działania podstawowe Proces projektowania – podsystem, jeden z czynników projektowania. To zmiany zachodzące w określonych stadiach rozwoju; jest uporządkowanym (logicznie i organizacyjnie) ciągiem czynności projektowych charakterze twórczym. Zwiąże on podmiot projektujący z przedmiotem projektowania w ten sposób, że w wyniku działań podmiotu projektującego w procesie projektowania powstaje wytwór projektowania, według którego realizowany jest podmiot projektowany. Struktura dekompozycyjna (operacyjna) w projektowaniu. Strukturę operacyjną tworzą działania składowe, tzn. takie, które jako do pewnego stopnia autonomiczne, mogą być wyodrębnione i przydzielone do wykonania określonym podsystemom systemu projektującego (zespołom, projektantom). Są to zdania cząstkowe, których zakres wynika ze sposobu dekompozycji zadań większych. Cel dekompozycji zadań projektowych: zmniejszenie wielowymiarowości; możliwość zastosowania komputerowego wspomagania do pewnych rozwiązań; wykorzystanie znanych rozwiązań; jednoczesna praca na projektem kilku specjalistów Ogólny schemat: zadanie Z zostało podzielone na zadania składowe. Każde z zadań ma osobne wejście, wyjście, ograniczenia i system wartości . Zadania składowe są rozwiązywane osobno, po czym następuje połączenie (agregacja) wszystkich rozwiązań 9.Od czego zależy wybór struktury procesu projektowania: rodzaju zadania projektowego; wielkości (skali) zamierzonej produkcji i jej zamierzonej ważności; ograniczeń finansowych i czasowych stawianych projektowaniu; systemu projektującego i warunków w jakich działa (liczby ludzi i ich kwalifikacji, tradycji projektowych, przepisów, wyposażenia). 11.Omów etap formułowania zadania projektowego. Etap formułowania zadania projektowego jest bardzo ważny, gdyż ułatwia uzyskanie optymalnego rozwiązania. Zadanie formułuje się na początku procesu projektowania. Projektant otrzymuje gotowe zadanie od zlecającego wykonanie projektu, a obowiązkiem projektanta jest analiza tego zadania i przeformułowanie go, jeśli zachodzi potrzeba oraz przedstawienie go do akceptacji. Celem tego etapu jest określenie celu projektowania, czyli określenie istoty potrzeby, jaka ma być zaspokojona. Dlatego zadanie projektowe powinno być sformułowane ogólnie, aby nie ograniczać liczby możliwych rozwiązań. Jednocześnie powinno także konkretyzować potrzebę umożliwiając efektywne rozwiązanie problemu. Małą wartość operacyjną ma np. sformułowanie wyrażające konieczność poprawienia jakości jakiegoś obiektu, gdyż jest zbyt ogólne. Formułowania zadania projektowego nie można sformalizować, dlatego na tym etapie można posługiwać się jedynie metodami heurystycznymi. Pozwalają one na stopniowe – w miarę lepszego rozumienia problemu przez projektanta – ulepszanie sformułowania zadania. 12.Cele formułowania zadania projektowego Formułowania zadania projektowego nie można sformalizować, stąd na tym etapie prac projektowych można posługiwać się jedynie metodami heurystycznymi. Pozwalają one na stopniowe– w miarę lepszego rozumienia problemu przez projektanta – ulepszenie sformułowania zadania. CELE:a)określenie istoty potrzeby, która ma zostać zaspokojona przez projektowany obiekt, czyli określenie celu projektowania,b) uogólnienie (aby nie ograniczać liczby możliwych rozwiązań),c) konkretyzacja potrzeby (umożliwienie efektywnego rozwiązania problemu), d) poszerzenie pola poszukiwań rozwiązań, e) eliminacja ograniczeń i wymagań pozornych (nieuzasadnionych),f) transformacja problemu do takiej postaci, przy której można oczekiwać rozwiązań lepiej uzasadniających potrzebę,g) transformacja problemu do takiej postaci, w której jest on łatwiej rozwiązywalny.16.Cel i sposób optymalizacji wymagań projektowych W celu optymalizacji wymagań projektowych ustala się kryterium optymalizacji, zwane też funkcją celu i poszukuje wartości pewnych zmiennych nazywanych zmiennymi decyzyjnymi, takich, aby ta funkcja osiągnęła wartość ekstremalną. Możliwe ograniczenia na zmienne decyzyjne: a)wielkość produkcji powinna być niewiększa niż możliwości produkcyjne producenta, nie gorsza od tej, która wynika z norm lub przepisów b)stopa zysku powinna być nie mniejsza niż ekonomicznie opłacalna c)minimalna jakość produktu powinna być nie gorsza od tej.,która wynika z norm/przepisow 17.Cel dekompozycji zadań projektowych Cel dekompozycji zadań projektowych: a)zmniejszenie wymiarowości zadania, b)możliwość zastosowania komputerowego wspomagania do pewnych rozwiązań, c) wykorzystanie znanych rozwiązań bądź ich elementów ,d) jednoczesny udział w pracy nad projektem różnym specjalistom. 31.Rodzaje oraz postacie danych i informacji wykorzystywanych w projektowaniu: a) Rodzaje informacji wykorzystywanej w projektowaniu: stała- wykorzystywana wielokrotnie i ulegająca stosunkowo wolnym zmianom, np. katalogi, normy, algorytmy obliczeń; zmienna- powstająca w trakcie procesu projektowania, wytwarzania i użytkowania wyrobu, ulegająca częstym zmianom, np. zbiór założeń, zestaw analizowanych koncepcji, wyniki symulacji, opinie, testy i inne. b) Postacie danych i informacji stosowanych w procesie projektowania:a) wzór matematyczny, b) algorytm przedstawiający, np. kolejność obliczeń i doboru silnika ,c) tablica prezentująca np. wymiary znormalizowanych elementów, wyników pomiarów, d) rysunek (zależnie od etapu projektowania, np. szkic, schemat, rys. konstrukcyjny o różnym stopniu złożoności),e) opis (tekst) np. opis działania urządzenia, f)wykres (płaski, przestrzenny) prezentujący wyniki pomiaru lub zależność między wielkościami. 18.Od czego zależy wybór metody poszukiwania rozwiązań projektowych? Wybór metody zależy od wielu kryteriów, należących do jednej z trzech grup: Kryteria określające rodzaj zadania (problemu) projektowanego, w tym: a) ważność zadania, b) stopień nowości, c) złożoność obiektu. Kryteria określające podmiot projektujący w tym: a) doświadczenie zespołu, b) liczebność i zakres specjalizacji, c) znajomość metod oraz preferencje w stosowaniu określonej metody lub metod. Kryteria określające ograniczenia czasowe, finansowe i inne, narzucone w procesie projektowania.19.Bariery twórczości – czynniki wewnętrzne : myślenie stereotypami, automatyczne kojarzenie określonych rozwiązań ; stosowanie starych metod do nowych problemów ;praktyzm, rutyna, doraźność -nadmierna specjalizacja ; podatność na wpływ autorytetów, brak stanowczości co do własnych poglądów; nadmierny lęk przed krytyką otoczenia, obawa przed śmiesznością -przeświadczenie, że istnieje tylko jedno dobre rozwiązanie ; brak wytycznych co do narzuconych ograniczeń zewnętrznych ; wygodnictwo i działanie po linii najmniejszego oporu -brak prób kwestionowania tego, co wydaje się oczywiste ; przedwczesna ocena i krytyka ; negatywny stosunek do nowości  26.Na czym polega wybór dokonywany metodami preferencyjnymi Definiuje się i przyjmuje jako kryterium optymalizacji jedno pojęcie. Tworzy się zatem jedną funkcję celu. Najczęściej jest to wielkość ekonomiczna, np. całkowity koszt społeczny wytwarzania i użytkowania danego obiektu, efektywność nakładów czy zysk całkowity przedsiębiorstwa. W pewnych przypadkach przyjmuje się pewne kryteria techniczne, np. niezawodność lub ciężar. 29.Na czym polega optymalizacja (wyjaśnij na przykładzie)? OPTYMALIZACJA= to wybór ze z zbioru nieprzeliczalnego(gdy nieskończona jest liczba rozwiązań), który stosuje się w zadaniach konstrukcyjnych. Wybór tych rozwiązań projektowych, które dotyczą kompromisu pomiędzy jakością obiektu a kosztami jego produkcji. Przykładem jest wyznaczenie wyznaczenie optymalnych wartości głównych cech konstrukcyjnych projektowanego obiektu , wtedy gdy znana jest jego koncepcja (idea). Zwykle wraz z poszukiwaniem optymalnych wymagań poszukuje się optymalne wartości wielkości produkcji oraz optymalną stopę zysku. Optymalne wartości= to wartości względem których kryteria oceny osiągną wartości najlepsze i zostaną spełnione wszystkie wymagania(ograniczenia); tzn. wybór najlepszego obiektu ze względu na wybrane kryterium. 39.Symulacja komputerowa, animacja i wizualizacja – istota i cel stosowania w projektowaniu Animacja – służy do uzyskania ruchomych obrazów za pomocą specjalnych programów komputerowych. Jest poddziedziną grafiki komputerowej. W coraz większym zakresie jest ona realizowana jako animacja 3D (trójwymiarowa), choć cały czas ważną pozycję utrzymuje również animacja 2D (dwuwymiarowa, płaska). Jest stosowana np. wtedy gdy zachodzi niebezpieczeństwo konfliktu (kolizji) pomiędzy dwoma obiektami pracującymi w jednym polu operacyjnym. Wizualizacja - to rodzaj komunikacji, polegający na graficznym przedstawieniu danych oraz interakcji, jakie między nimi zachodzą. Powinna być czytelna dla jak największej grypy obiektów, bez względu na ich znajomość przedmiotu wizualizacji. Dobra i pełna wizualizacja ma na celu przekazanie możliwie dużej liczby informacji o projekcie (tj. kolor, struktura, załamania, światło itd.) 27.Jak dokonuje się wyboru metodami generacyjnymi Wyboru metodami generacyjnymi ustala się na początku zbiór kryteriów i szuka się według nich zbioru rozwiązań efektywnych. Następnie z udziałem eksperta szuka się uwzględniając dynamicznie (zależnie od istniejącego zbioru możliwych rozwiązań) formułowanych przez decydenta system wartości rozwiązania kompromisowego 13.Omów etap analizy zadania projektowego Na etapie analizy zadania projektowego ustala się zasadnicze warunki jego wykonania, w tym przede wszystkim: a) Określa się wymagania projektowe, b) Dokonuje się optymalizacji wymagań projektowych. WYMAGANIA PROJEKTOWE Wymaganiami projektowymi są wszystkie ograniczenia narzucone na rozwiązanie projektowe. Listę tych wymagań ustala się heurystycznie. Po ustaleniu listy wymagań określa się w odniesieniu do nich przedziały wartości dopuszczalnych. Wymagania projektowe opisują więc zadanie w sposób ilościowy. W celu sformułowania wymagań projektant korzysta z różnych źródeł. Mogą to być:a)Badania marketingowe b)Wiedza, doświadczenie i intuicja projektanta c )Analiza rozwiązań podobnych zadań projektowych (poprzez eksploatację obiektów istniejących, rozmowy z użytkownikami, dystrybutorami),d) Rozmowy z przyszłym producentem na temat możliwych ograniczeń technologicznych lub materiałowych ,e) Rozmowy ze specjalistami z zakresu: ergonomii, psychologii, ekonomii, ochrony środowiska itd., f) Przeglądanie dostępnej literatury oraz sieci Internet, w tym m.in. patentów, norm, katalogów itd. W celu wspomagania prac nad określeniem wymagań projektowych stosuje się różne metody szczegółowe, np. metodę przestrzeni zdarzeń i sprzężeń, metodę drzewa celów oraz badanie użytkownika i procesu użytkowania. Wymagania projektowe opisują więc zadanie w sposób ilościowy.OPTYMALIZACJA WYMAGAŃ PROJEKTOWYCH Jest pomocna przy wyborze z wszystkich możliwych rozwiązań projektowych tych rozwiązań, które zapewniają konieczny kompromis pomiędzy jakością obiektu a kosztami jego produkcji. W celu optymalizacji wymagań projektowych ustala się kryterium optymalizacji, zwane też funkcją celu, i poszukuje wartości pewnych zmiennych, nazywanych zmiennymi decyzyjnymi, aby ta funkcja osiągnęła wartość ekstremalną. 20.Bariery zewnętrzne – czynniki zewnętrzne a) dążenie kierownictwa do uzyskiwania doraźnych efektów b)brak zaufania kierownictwa do rozwiązań  oryginalnych c) narzucanie tworcom sposobu rozwiazania (mistrz i uczeń) d) sztywne hierarchiczne struktury organizacyjne e) niechęć kierownictwa do przerzucania odpowiedzialności na niższe 1.Zadanie projektowe w projektowaniu otwartym i zamkniętym :zadanie projektowe proces projektowanie projekt proces wytwarzania produkt gotowy. Zadanie projektowe – zawiera wymagania i ograniczenia stawiane podmiotowi projektowanemu. Ograniczenia mogą być: czasowe, kosztowe, technologiczne, formalno – prawne. Czasem określa się tu wymagania, jakie stawia się podmiotowi projektującemu np., jaką metodą, jakim programem. Projektowanie otwarte (partykularne) – gdy zadanie projektowe obejmuje tylko wykonanie projektu (wytworu projektowania) Wytworem projektowania jest tutaj zbiór informacji niezbędnych do technicznego opracowania i wykonania przedmiotu projektowanego. Projektowanie zamknięte (integralne) – gdy zadanie projektowe dotyczy przedmiotu realizacji. Wytworem projektowania jest tu postać materialna przedmiotu projektowanego, tj. funkcjonujące obiekt lub proces. Ten rodzaj projektowania jest charakterystyczny dla gospodarki rynkowej. 4. Miejsce i rola projektowania w procesie realizacyjnym: proces realizacyjny – ogół działań zmierzających do zaspokojenia konkretnej potrzeby za pomocą określonego wytworu technicznego. MIEJSCE: proces projektowania w procesie realizacyjnym ma miejsce tuż po zidentyfikowaniu potrzeby. Są to działania koncepcyjno-projektowe. Po wykonaniu tych działań następuje etap wytwarzania (działania realizacyjno-wytwórcze). Następnie są etapy dystrybucji, eksploatowania i użytkowania oraz likwidacji.ROLA: a)informacja wystarczająca do fizycznej realizacji (wytworzenia) przedmiot b) przedmiot o określonych walorach użytkowych c) przedmiot zgodny z oczekiwaniem odbiorców d) każdorazowa analiza warunków techniczno-ekonomicznych realizacji i eksploatacji przedmiotu e) rozwiązania projektowe muszą być nowoczesne (na miarę rozwoju inżynierii materiałowej, technologii wytwarzania i eksploatacji) f) rozwiązania projektowe muszą być zgodne z dysponowanymi środkami finansowymi. 5.Sposoby skrócenia czasu trwania procesu projektowania: a)właściwą organizację pracy zespołu, w tym przez; właściwy obieg informacji i koordynację działań poszczególnych projektantów; właściwe przydzielenie zadań; współpracę ze specjalistami spoza zespołu; wykorzystanie najnowszych metod projektowania itp. b) współpraca z przyszłymi wykonawcami – skrócenie etapu projektowania jak i całego cyklu realizacyjnego jednoczesne projektowanie wytworu i procesu wytwarzania tzw. projektowanie współbieżne CE(oznacza równoległy rozwój produktu w obszarze konstrukcji, technologii, planowania procesów wytwarzania i zaopatrzenia w materiały, półprodukty i elementy kooperacyjno-handlowe; zespół projektantów pracuje zadaniowo- ta metoda skraca cykl rozwoju produktu, obniża koszty przygotowania prod. oraz wykorzystuje potencjał biur projektowych i planistycznych zakładu) 38.Symulacja komputerowa w projektowaniu Symulacja komputerowa – metoda wnioskowania o zachowaniu się obiektów rzeczywistych na podstawie obserwacji programów komputerowych symulujących to zachowanie. Symulacja służy do weryfikacji projektowego układu i weryfikacji projektowanego procesu np. obciążenia sieci miejskiej. Zalety symulacji komputerowych: a) Możliwość testu. - Symulacja daje możliwość przetestowania procesu bez angażowania zasobów. b) Sterowanie czasem – Symulacja pozwala sterować czasem – przyspieszać lub zwalniać, w dodatku symulacja trwa bardzo krótko c) "Understand Why?" -Zrozumienie dlaczego powstały ewentualne błędy lub specyficzne wyniki. Symulacja komputerowa daje możliwość śledzenia krok po kroku wszelkich procesów. D) Odkrywanie nowych możliwości – Można rozwijać, ulepszać i przyspieszać symulację. Dzięki temu możemy otrzymać optymalny wynik i zastosować go w rzeczywistości. e) Poznanie ograniczeń. Dzięki symulacji procesów można poznać ich ograniczenia, których nie da się przewidzieć przy projektowaniu procesów. F) Poprawa zrozumienia. Symulacja polepsza zrozumienie projektu.Wady i trudności: a) Odzwierciedlenie rzeczywistości. Projektowanie symulacji wymaga doświadczenia i umiejętności, aby w symulowanym problemie uwzględnić wszystkie specyficzne dla problemu atrybuty. Podczas projektowania można popełnić wiele błędów. B) Interpretacja wyników. Bardzo trudno zinterpretować wyniki symulacji, przeprowadzić wizualizację całej symulacji. C) Koszt i czas. Symulacja komputerowa również potrzebuje środków finansowych i czas na jej oprogramowanie i testy. Przy bardzo małych projektach zalety symulowania zjawisk są zbyt małe. 37.Omów wykorzystanie komputera na etapie badania i oceny rozwiązań projektowych Sposoby weryfikacji projektu: sposób intuicyjny, na podstawie obejrzenia rysunków przez doświadczonych projektantów; na podstawie analizy wyników obliczeń; na podstawie badania modeli materialnych; na podstawie symulacji i animacji komputerowej. Zastosowanie komputera w ocenie rozwiązań pozwala przede wszystkim na dokładne analizowanie rysunków, co znacznie ogranicza możliwości popełnienia błędów. Projektant może wybrać dowolny element obiektu lub jego część i powiększyć go do rozmiarów ekranu. Stosuje się przy tym techniki ułatwiające prowadzoną analizę :a) Technika „pokrywania” (uwarstwowienia- layering), pozwala na warstwowe nakładanie wybranych obrazów i służy np. do kontroli urządzenia składającego się z części, b) Technika badań interferencyjnych (interference checking)polega na analizie złożonych struktur , w których występuje ryzyko zajmowania jednego miejsca przez różne elementy tych struktur.. W ocenie rozwiązań projektowych bardzo cenną własnością systemów CAE jest możliwość symulacji komputerowej, czyli badania obiektu poprzez eksperymentowanie z modelem komputerowym (cyfrowym lub graficznym) tego obiektu. Symulacja prowadzona jest w systemie dialogowym. Ma ona szczególne znaczenie w zagadnieniach kinematycznych dla zapewnienia poprawności konstrukcji. Zaletą symulacji komputerowej jest dostarczenie danych o zachowaniu się obiektu symulowanego, bez konieczności stosowania rzeczywistych modeli czy prototypów. Pozwala to na uniknięcie wielu wad konstrukcyjnych jeszcze na etapie projektowania. Za pomocą wizualizacji można też oceniać stronę estetyczną proponowanych rozwiązań.

21.Co to są metody heurystyczne - wymień 5 metod stosowanych na etapie poszukiwania rozwiązań projektowych Metoda świadomie i celowo zastosowany sposób działania danego problemu w skończonej liczbie kroków. Nazwa metody heurystyczne pochodzi od greckiego słowa heurisko – odkrywam, znajduję. Metody heurystyczne = Metody twórczego rozwiązywania problemów Heurystyka to umiejętność wykrywania nowych faktów i relacji miedzy nimi oraz dochodzenia w ten sposób do nowych prawd. Istotą metod heurystycznych jest dochodzenie do nowych rozwiązań poprzez formułowanie hipotez, co jest przeciwstawne czynnościom uzasadniającym. Sformułowane prognozy mogą być zarówno ilościowe jak i jakościowe. Cele prognozy np.: wskazanie daty zajścia interesującego nas zdarzenia; wyznaczenie prawdopodobieństwa wystąpienia danego zdarzenia; określenie natężenia występowania zjawisk nowych. Metody heurystyczne nie zapewniają oczekiwanego wyniku końcowego, lecz tylko zwiększają prawdopodobieństwo jego uzyskania. Przykładowe metody heurystyczne to :Burza mózgów; metoda prób i błędów; metoda pytań; metoda morfologiczna; metoda drzewa rozwiązań 28.Nadrzędne kryterium optymalizacji, kryteria oceny i ocena dokonywana na etapie wyboru Nadrzędnym kryterium optymalizacji nazywa się takie wielkości lub pojęcia, niekoniecznie zdefiniowane lub jednoznacznie określone, w stosunku do których wyraża się życzenia, aby były ekstremalne (tzn. minimalne lub maksymalne), np. maksymalna wygoda użytkowania czy minimalne straty produkcyjne. Wykorzystując nadrzędne kryterium optymalizacji, ustala się kryteria cząstkowe, czyli kryteria oceny. Kryteriami oceny są te spośród cech, które zostaną uznane za argumenty nadrzędnego kryterium optymalizacji. Ocena polega na przypisaniu kolejnym wariantom rozwiązania wartości kolejnych kryteriów ( gdy zbiór wariantów jest skończony); w wypadku zbiorów nieprzeliczanlych rolę ocen odgrywa model matematyczny wariantów. Przedmiotem oceny mogą być zarówno rozwiązania cząstkowe, jak też rozwiązania całego problemu. Należy zauważyć, że oceny i wybory rozwiązań projektowych dokonuje się już na etapie wytwarzania pomysłów, co prowadzi do odrzucenia pewnej ich liczby. 34.Omów typy modeli tworzonych w modelowaniu geometrycznym Graficzny model 2D – jest prezentacją tworzoną za pomocą takich elementów jak linia prosta, łuk, okrąg, itd. Graficzny model 2,5D – daje większe możliwości niż 2D ale można na nim dokładnie pokazać takie przedmioty, które nie mają detali na ścianie bocznej. W modelowaniu przedmiotów pryzmatycznych lub obrotowych stosuje się metodę sweep, w której najpierw definiuje się płaską powierzchnię w dwóch wymiarach a następnie rozciąga się ją w trzecim wymiarze, według zadanej funkcji (translacja, obrót, trajektoria). Powierzchnia płaska staje się wtedy przekrojem tworzonego modelu bryłowego. Modelowanie 3D – stanowi pełne modelowanie przestrzenne. W prezentacjach rozróżnia się 3 typy modeli: krawędziowy (drutowy, szkieletowy), powierzchniowy (ściankowy) oraz objętościowy (bryłowy). Model krawędziowy – powstaje z odpowiednio ułożonych i połączonych w przestrzni krawędzi reprezentujących w przestrzennym układzie współrzędnych bryłę. Model powierzchniowy tworzony za pomocą punktów krawędzi i ścian, zawiera współrzędne płaskie, stożkowe i walcowe. Model bryłowy – tworzony z brył geometrycznych, pozwala na szybką analizę formy projektowanego przedmiotu. Modele bryłowe oddają postać przedmiotu w bardziej realistyczny sposób niż modele płaskie, dlatego mają zastosowanie do bardziej złożonych analiz uwzględniających np. parametry dynamiczne, kinematyczne czy masowe. Modele te mogą być wyeksportowane do modułu CAM przenosząc w ten sposób potrzebne informacje do wytwarzania detalu lub przedmiotu. W przypadku przedmiotów o dużym stopniu złożoności konieczna jest dekompozycja na elementy składowe.!!Modelowanie 2D i 2,5D (odp. w pyt. 33) W technikach 2D i 2,5D modele są płaskie, dwuwymiarowe, przedstawiane za pomocą konturów. 35.Omów trzy możliwe prezentacje w modelowaniu 3D Modele geometryczne zapisane cyfrowo w systemach CAD mogą być przedstawione techniką 2D i 2,5D oraz 3D. Model krawędziowy (drutowy, szkieletowy) powstaje z odpowiednio ułożonych i połączonych w przestrzeni krawędzi, reprezentujących w przestrzennym układzie współrzędnych bryłę. Model powierzchniowy (surface model, ściankowy), tworzony za pomocą punktów, krawędzi i ścian, zawiera powierzchnie płaskie, stożkowe i walcowe. Model bryłowy (solid model, objętościowy), tworzony z brył geometrycznych, pozwala na szybką analizę formy projektowanego przedmiotu. 33.Modelowanie analityczne i parametryczne Systemy CAD pozwalają na szkicowanie i modelowanie geometryczne. W modelowaniu geometrycznym stosuje się dwie klasy elementów geometrycznych. Pierwsza – analitycznego opisu, w którym wymiary elementów geometrycznych punktów, linii, powierzchni, bryły, odnoszą się do układu współrzędnych. Druga – parametrycznego opisu – w którym elementy geometryczne odnoszą się bezpośrednio nie do układu współrzędnych lecz tylko do atrybutów przypisanych do elementów, takich jak np. promień, wysokość walca. 36. Na czym polegają oraz gdzie mają zastosowanie obliczenia w jednym przejściu i obliczenia iteracyjne Za pomocą komputera można dokonywać wszelkich obliczeń, jakie pojawiają się w procesie projektowania. Są to obliczenia dokonywane w jednym przejściu lub obliczenia iteracyjne. Obliczenia w jednym przejściu opierają się zazwyczaj na dużym zbiorze danych i dotyczą takich poszukiwanych wielkości jak: przewodnictwo ciepła, siły naprężeniowo- odkształceniowe, bilanse energetyczne. Mogą być również wykonywane obliczenia pól powierzchni dowolnych obszarów. Obliczenia iteracyjne, czyli powtarzające się, są wykonywane np. przy symulacji, optymalizacji lub polioptymalizacji. W obliczeniach tego typu system powinien zapewniać możliwość interaktywnej współpracy użytkownika z komputerem. Obszary zastosowania obliczeń wspomaganych komputerowo: a) W pierwszym etapie procesu projektowania- etapie ogólnego formułowania problemu, dokonuje się matematycznego sformułowania zadania, a następnie koduje się zadanie w wybranym języku programowania; b) Na etapie szukania zbioru rozwiązań dokonuje się wielu obliczeń, np. wartości wyrażenia ustalonych wartości argumentu, pierwiastków funkcji wartości ekstremalnych; c) Na etapie oceny rozwiązań sprawdza się uzyskane zależności matematyczne ze zbiorem wymagań i ograniczeń, a następnie dokonuje wyboru rozwiązania wg podanego kryterium optymalizacji; d) Integracja narzędzi służących do modelowania geometrycznego z systemami do analizy obliczeniowej pozwala na szybką analizę i ocenę różnych rozwiązań projektowych(gdy rezultaty badań są niezadowalające, łatwo można zmienić kształt badanego obiektu i powtórzyć obliczenia; e)W projektowaniu maszyn jako obliczenia wytrzymałościowe(systemy MES i FEM); f) Integracja CAD/FEM- dzięki integracji tych dwóch systemów można modele geometryczne opracowane w systemie CAD przenosić do systemu FEM i na ich podstawie tworzyć modele obliczeniowe do złożonej analizy obliczeniowej. 40. System ekspertowy – pojęcie, struktura oraz cel stosowania w projektowaniu Systemy ekspertowe to programy komputerowe przeznaczone do rozwiązywania specjalistycznych problemów wymagających profesjonalnej ekspertyzy. System ekspertowy jest programem komputerowym, który zastępuje eksperta z danej dziedziny, gdyż działając w sposób zbliżony do procesu rozumowania człowieka, wyciąga wnioski i podejmuje decyzje. Systemy ekspertowe są oparte na pozyskiwaniu i przetwarzaniu wiedzy eksperta z danej dziedziny. Jest ona zapisana w tzw. bazie wiedzy. Baza wiedzy zawiera m.in. zbiór reguł „jeżeli…, to”. Systemy z bazami wiedzy wydzielonymi z pozostałych modułów programu nazywa się systemami opartymi na bazie wiedzy. Aby system ekspertowy mógł zastąpić człowieka w podejmowaniu decyzji, niezbędne są również procedury wnioskowania oraz pozostałe elementy systemu. Elementy tworzące strukturę systemu ekspertowego:a)baza wiedzy,b) baza danych, c) procedura wnioskowania, d) procedura objaśniania (objaśniająca strategię wnioskowania), e)procedura sterowania dialogiem między użytkownikiem i programem, f) procedura umożliwiająca rozszerzanie oraz modyfikację wiedzy (pozyskiwanie wiedzy).System ekspertowy jest stosowany w celu wspomagania decyzji podejmowanych w procesie projektowania, tzw. decyzji zdeterminowanych. 30.Optymalizacja a polioptymalizacja Wspólne czynności dla obu tych pojęć to: sformułowanie kryterium nadrzędnego, wstępne określenie cząstkowych kryteriów optymalizacji (kryteriów oceny otrzymane w wyniku dekompozycji). Nadrzędnym kryterium optymalizacji= to wielkości lub pojęcia, które są nieskończenie zdefiniowane lub jednoznacznie określone, względem nich wyraża się życzenie, aby one były ekstremalne (minimalne lub maksymalne), np. maksymalna wygoda użytkowania lub minimalne straty produkcyjne. Wyznaczając nadrzędne kryteria ustala się kryteria cząstkowe optymalizacji. Kryterium optymalizacji= to system wartości dla danego zadnia, który się zmienia zależnie od jego charakteru. Największe znaczenie ma zysk, wtedy wybór rozwiązań projektowych dokonuje się na podstawie maksymalizacji wartości zysku. Jeśli zysku nie można określić (np. gdy przedmiotem analizy jest zadanie cząstkowe), to wtedy należy otworzyć funkcję celu, która wyrażałaby zależność między mierzalną jakością obiektu a kosztami jego wytworzenia lub rozwiązanie polioptymalizacyjne. W celu rozwiązania zadania optymalizacji stosuje się bardzo duży zbiór metod. Zadanie poloptymalizacji dotyczy problemów, w których należy maksymalizować lub minimalizować jednocześnie wiele kryteriów oceny. Optymalizację lub polioptymalizację komputerową stosuje się gdy zadanie wyboru ze zbioru nieprzeliczalnego można sformalizować. Przykładem polioptymalizacji to również wyznaczenie wyznaczenie optymalnych wartości głównych cech konstrukcyjnych projektowanego obiektu , wtedy gdy znana jest jego koncepcja (idea). 32.Baza danych i postacie danych Baza danych to zbiór danych zapisanych w ściśle określony sposób w strukturach odpowiadających założonemu modelowi danych. W potocznym ujęciu obejmuje dane oraz program komputerowy wyspecjalizowany do gromadzenia i przetwarzania tych danych. RDBMS - systemem zarządzania relacyjną bazą danych" (ang. Relation DataBase Management System, RDBMS). Jest to najczęstszy sposób zapisu i przetwarzania danych. Dane są powiązane relacjami. W ścisłej nomenklaturze baza danych oznacza zbiór danych, który zarządzany jest przez system DBMS. Informacje, przechowywane w bazie danych, dotyczą m.in.: parametrów technicznych, wielkości normatywnych, własności materiałów, stosowanych metod, warunków, w jakich projektowany przedmiot będzie realizowany, itd. Bazy danych zawierają również cenniki, katalogi, opisy rozwiązań lub kompletne dokumentacje projektów opracowanych w przeszłości. Dzięki komputerowemu systemowi wyszukiwania informacji projektant może uzyskać potrzebne informacje w ciągu kilku minut, przeznaczając resztę czasu na twórcze poszukiwanie rozwiązań własnych, korzystając lub nie z rozwiązań istniejących. Baza danych powinna być na bieżąco uzupełniana i aktualizowana, a ponieważ informacje mogą być przechowywane w pamięciach zewnętrznych komputera, przeto możliwe jest dowolne rozbudowywanie bazy danych, stosownie do potrzeb i możliwości sprzętowych zespołu projektującego. 22.Omów metodę morfologiczną Należy do metod systematyczno-heurystycznych gdyż niektóre jej działania mogą podlegać zabiegom w pełni sformalizowanym, inne zaś odbywają się na zasadzie intuicyjnej. Jej podstawowa teza jest twierdzenie, ze każdy system można określić zbiorem charakterystycznych cech. Każdą zaś cechę zbiorem środków jej spełnienia. Każda taka cecha jest zmienną niezależną. Cechy i warianty ich spełnienia składają się na tak zwaną skrzynkę morfologiczną stanowiącą zbiór kombinacji łączących ze sobą różne składowe a więc zbiór różnych koncepcji rozwiązania zadania. Polega na: sporządzenie wszystkich możliwych aspektów problemu; stworzeniu listy atrybutów określających poszczególne aspekty problemu; stworzenie „macierzy” pomysłów; analiza zbioru pomysłów; wybór najbardziej obiecujących. Według Majaro analiza morfologiczna znajduje zastosowanie w zakresie: nowych produktów i usług; zastosowania nowych materiałów; nowych sposobów rozwoju przewagi konkurencyjnej; tworzenia nowatorskich technik promocji produktów 14. Wymień grupy wymagań projektowych Typowe wymagania projektowe można zestawić w następujące grupy: funkcjonalne (wynikające bezpośrednio z funkcji obiektu); niezawodnościowe (charakteryzujące żądaną trwałość i odporność na zużycie); dynamiczne (związane z prędkością działania obiektu oraz układów współdziałających); ergonomiczne i estetyczne (opisujące stopień dopasowania obiektu do fizycznych i psychicznych możliwości oraz potrzeb człowieka); kulturowe (wynikające z uwarunkowań obyczajowych, religijnych; tradycja, zwyczaje); ekonomiczne (określając główne wskaźniki kosztów oraz planowaną skalę produkcji projektowanego obiektu); technologiczne (opisujące możliwość i łatwość wykonania obiektu, np. dostępność technologii); ekologiczne (ochrona środowiska, przepisy); wynikające z możliwości obliczeń i zakresu ważności przyjętych w obliczeniach modeli matematycznych; prawne (wynikające z prawa, przepisy); formalne (wynikające np. z norm czy katalogów 23.Omów metodę drzewa rozwiązań Metoda drzewa rozwiązań służy do poszukiwania sposobów realizacji określonego zadania. Stosowana jest wtedy, kiedy zadanie projektowe musi być rozwiązane w całości, gdyż nie można go podzielić na podzadania (tak jak w metodzie morfologicznej). Struktura utworzona z możliwych rozwiązań całego problemu tworzy tak zwane drzewo rozwiązań przy czym rozwiązania składające się na tak utworzoną strukturę nie muszą być niezależne. W odróżnieniu od metody morfologicznej metodzie tej rozpatruje się możliwe rozwiązania uwzględniając na jednym poziomie szczegółowości tylko jedną cechę. Np. ). . 25.Wybór (wielo)kryterialny i parami Kryterialny: metody preferencyjne – jest jedno kryterium optymalne, według. Tworzy się jedną funkcję celu. Najczęściej jest to wielkość ekonomiczna, np. całkowity koszt społeczny wytwarzania i użytkowania danego obiektu. W pewnych przypadkach przyjmuje się kryteria techniczne, np. niezawodność lub ciężar. Wielokryterialny: metody generacyjne – ustala się zbiór kryteriów i szuka się według nich rozwiązań efektywnych (polioptymalnych) 15. Podaj źródła formułowania wymagań projektowych: a)zamówienie złożone przez zleceniodawcę i z nim uzgodnione b) badania marketingowe c)wiedza, doświadczenie i intuicja projektanta d) analiza rozwiązań podobnych zadań projektowych (poprzez eksploatację obiektów istniejących, rozmowy z użytkownikami, dystrybutorami) e) rozmowy z przyszłym producentem na temat możliwych ograniczeń technologicznych lub materiałowych f) rozmowy ze specjalistami z zakresu ergonomii, psychologii, ekonomii, ochrony środowiska, itp. g) rozmowy z dotychczasowymi producentami podobnych obiektów h)przeglądanie dostępnej literatury, norm, opisów patentowych, cenników, itp. 3. Schemat powiązań pomiędzy czynnikami projektowania w projektowaniu otwartym Projektowanie otwarte (partykularne), – gdy zadanie projektowe obejmuje tylko wykonanie projektu. Zadanie projektowe w projektowaniu otwartym i zamkniętym zadanie projektowe proces projektowanie projekt proces wytwarzania produkt gotowy Projektowanie otwarte (partykularne), – gdy zadanie projektowe obejmuje tylko wykonanie projektu. Projektowanie zamknięte (integralne) – gdy zadanie projektowe dotyczy przedmiotu realizacji. 24.Wymagania stawiane procesowi wyboru i jego rezultatom Z etapu poszukiwania rozwiązań zadania projektowego otrzymuje się wiele rozwiązań do oceny, spośród których należy dokonać wyboru jednego, najlepszego z punktu widzenia przyjętego kryterium lub układu kryteriów (w przypadku układu kryteriów z uwzględnieniem hierarchii ich ważności). Wybór powinien być :a) jednoznaczny i powtarzalny (stabilny) – dający ten sam rezultat niezależnie od tego, kto i kiedy dokonuje wyboru, b) możliwy do przeprowadzenia przez przeciętnego projektanta przy danej ograniczonej informacji c) przekonujący dla decydenta, nie zawsze będącego specjalistą w danej dziedzinie, d) jasny, tzn. możliwy do prześledzenia i odtworzenia krok po kroku.Wybrane rozwiązanie musi spełniać wszystkie wymagania sformułowane w zadaniu projektowym. Nie jest to rozwiązanie idealne, ale optymalne, tj. takie, które zakłada kompromis pomiędzy wymaganiami konfliktowymi 7.Struktura procesu projektowania – definicja, rodzaje. Strukturą procesu projektowania nazywa się porządek działań tego procesu, wyróżnionych ze względu na określone kryterium, lub zbiór relacji pomiędzy określonymi elementami procesu, wyróżniony ze względu na odpowiednie kryterium. Konieczne jest poznanie strukturalnych procesów projektowania, aby możliwe były planowanie, koordynowanie oraz zarządzanie pracami.Rodzaje:a)Struktura pionowa (makrostruktura) – podział procesu biorąc pod uwagę fazy różniące się stopniem szczegółowości. b) Struktura pozioma (mikrostruktura) – podział procesu przy uwzględnieniu działań typowych dla zadań elementarnych. c)Struktura operacyjna (dekompozycyjna) – podział procesu na działania przydzielone odpowiednim wykonawcom. Struktura dekompozycyjna(operacyjna) Strukturę tą tworzą działania składowe, tzn. takie, które jako do pewnego stopnia automatyczne, mogą być wyodrębnione i przydzielone do wykonania określonym podsystemom systemu projektującego ( zespołom, projektantom). Są to zadania cząstkowe, których zakres wynika ze sposobu dekompozycji zadań większych. Zadania składowe są rozwiązywane osobno, po czym następuje połączenie (agregacja) wszystkich rozwiązań. Optymalizacja struktury operacyjnej (dekompozycyjnej) umożliwia właściwy podział zadań większych na niezależne zadania o mniejszym zakresie oraz właściwy przydział zadań poszczególnym projektantom. Makrostruktura procesu projektowania Struktura procesu projektowania to porządek działań, wyróżnionych ze względu na określone kryterium lub zbiór relacji pomiędzy określonymi elementami procesu, wyróżniony ze względu na odpowiednie kryterium. Makrostruktura- struktura pionowa. Tworzy ją sieć stadiów projektowych wykonywanych przez system projektujący w celu zrealizowania określonych zadań. Poszczególne stadia w procesie projektowania: a) Studia i analizy projektowe- dostarczają informacji niezbędnych do właściwego projektowania b)Opracowywanie koncepcji projektowej- dostarczają wielu wariantów rozwiązań projektowych w formie koncepcji c)Projekt wstępny- ma postać założeń techniczno-ekonomicznych (ZTE), na podstawie których może być rozpoczęta realizacja przedmiotu projektowanego d)Weryfikacja rozwiązania projektowego- mająca na celu wykrycie ewentualnych jego wad e)Opracowywanie projektu technicznego- szczegółowej dokumentacji wykonawczej przedmiotu projektowanego. Mikrostruktura procesu projektowania Struktura procesu projektowania to porządek działań, wyróżnionych ze względu na określone kryterium lub zbiór relacji pomiędzy określonymi elementami procesu, wyróżniony ze względu na odpowiednie kryterium. Mikrostruktura- struktura pozioma. Mikrostrukturę procesu projektowania tworzą pewne stale powtarzające się sekwencje typowych działań podstawowych, podejmowanych w celu rozwiązania najprostszych zadań. Zadania są najczęściej realizowane przez jednego człowieka i są to głównie synteza, analiza, ocena. Działania te są wielokrotnie powtarzane, prowadząc do powstawania pętli iteracyjnych. W przeciwieństwie do makrostruktury wyniki kolejnych etapów w mikrostrukturze nie musza być formalnie dokumentowane. Optymalizacja na poziomie mikrostruktury ułatwia mikroplanowanie (czyli wykonanie jednego zadania przez jednego wykonawcę).