1.Podaj definicję projektowania oraz projektu, jako wyniku tego projektowania.
Projekt-to wzór zamierzonego przedmiotu technicznego, umożliwiający i ułatwiający bezpośrednią realizację przedmiotu technicznego, obmyślony pod względami niezbędnymi dla tej realizacji oraz użytkowania przedmiotu technicznego.
Projektowanie to całokształt działań zmierzających do obmyślenia sposobu zaspokojenia określonej potrzeby. Proces projektowania zaczyna się w chwili uświadomienia sobie konkretnej potrzeby i podjęcia decyzji o próbie jej zaspokojenia, kończy zaś w chwili, gdy jest wypracowana szczegółowa i wiarygodna informacja o tym, w jaki sposób i za pomocą jakich środków ta potrzeba może być zaspokojona.
2. Wymień i scharakteryzuj wybrane 4 zasady projektowania.
Zaspokojenie potrzeby - przedmiot projektowany to odpowiedź na w pełni zrozumiane potrzeby indywidualne i społeczne.
Realizowalność fizyczna - przedmiot projektowany to obiekt, który można będzie wykonac.
Jedność funkcji, formy i konstrukcji - koniecznośc harmonijnego łączenia tych czynników - rozwiązania kompromisowe.
Bezpieczeństwo - projektowany obiekt ma funkcjonowac w sposób bezpieczny (bezpieczeństwo ludzi i mienia).
Równomierne zużycie - zharmonizowanie czasookresów zużywania się składników systemu. Obiekt złożony z elementów o takim samym okresie żywotności.
Elastyczność i uniwersalność - możliwośc dostosowania projektowanego obiektu do zmienionych w przyszłości wymagań np. adaptacja hali do innego rodzaju produkcji) Możliwośc zastosowania wyrobu do różnych celów.
Zmniejszenie niepewności - projektowanie to przetwarzanie informacji orz podejmowanie decyzji, które dają w wyniku przejście od stanu niepewności co do uzyskania sukcesu lub niepowodzenia danego projektu do stanu pewności.
Komunikatywność - projekt - opis obiektu oraz sposobu jego wytworzenia jest w dostępnych, obowiązujących sposobach porozumiewania się.
Wykonalność finansowa - nakałady związane z projektowaniem, wytwarzaniem i dystrybucją obiektu uwzględniają ograniczonośc zasobów finansowych zleceniodawcy.
Wartość użytkowa - wartośc użytkowa obiektu >= koszt wytworzenia.
Optymalność - wybrana koncepcja projektowa spełnia przyjęte kryteria w możliwe najwyższym stopniu.
3. Dla procesu zaspokajania potrzeb scharakteryzuj [nazwa lub numer jednego lub kilku etapów]. Należy podać [zagadnienia, które należy opisać w ramach charakterystyki poszczególnych etapów].
Rozpoznanie (opis) potrzeby - obejmuje elementy:
określenie sposobu zaspokojenia rozpoznanej potrzeby,
identyfikację wpływu ogólnych uwarunkowań działania tworzonego środka technicznego, związanych z jego wpływem na otoczenie,
identyfikację wpływu zewnętrznych warunków (otoczenia) na tworzony środek techniczny (wejście),
identyfikację czynników określających warunki przestrzenne, czasowe i inne funkcjonowania środka technicznego.
W procesie projektowania, na podstawie opisu potrzeby, jest tworzona koncepcja środka technicznego, czyli projekt
Projektowanie-wejściem jest formalny opis potrzeby, a wyjściem koncepcja środka technicznego (projekt, przedmiot projektowania) stanowiąca efekt finalny procesu projektowania, szczegółowa i wiarygodna informacja o tym, w jaki sposób i za pomocą jakich środków ta potrzeba może być zaspokojona.
Zadania szczegółowe:
generowanie zbioru koncepcji, zgodnych z opisem zidentyfikowanej potrzeby; zbiór koncepcji to pole możliwych rozwiązań,
określenie zbioru kryteriów, umożliwiających wybór z rozpatrywanych koncepcji rozwiązania najbardziej odpowiedniego w danych warunkach. W miarę możliwości, w przypadku uwzględnienia jako podstawy wyboru koncepcji więcej niż jednego kryterium, niezbędne jest dokonanie odpowiedniej hierarchizacji ważności tych kryteriów - dokonanie w sposób obiektywny wybory z pola możliwych rozwiązań koncepcji najbardziej odpowiedniej,
ocena poszczególnych koncepcji w polu możliwych rozwiązań - wybór z pola możliwych rozwiązań koncepcji optymalnej środka technicznego.
Koncepcja (projekt) środka technicznego obejmuje, w porównaniu z opisem potrzeby, następujące istotne składniki przybliżające rozwiązanie zadania zaspokojenia potrzeby:
- szczegółowe określenie sposobu funkcjonowania tworzonego środka technicznego,
- ogólną identyfikację postaci geometrycznej (kształtu) tworzonego obiektu oraz określenie przybliżonych wymiarów podstawowych (gabarytów),
- ogólną identyfikację materiałów przewidzianych do zastosowania w kolejnych etapach procesu zaspokajania potrzeb.
- podmiot realizujący proces projektowania to tzw. podmiot projektujący: indywidualny projektant lub zespół projektowy.
Konstruowanie - to działanie , którego wynik jest podstawą wytwarzania - stanowi punkt wyjścia do działań w sferze materialnej - przedmiotem konstruowania jest konstrukcja obiektu. Polega na doborze cech konstrukcyjnych wyznaczających konstrukcję.
Wejście-projekt- koncepcja środka technicznego
Wyjście- Dokumentacja konstrukcyjna: informacje niezbędne do fizycznej realizacji środka technicznego.
Zapis konstrukcji stanowi dokumentacja konstrukcyjna.
Cechy konstrukcyjne: stanowią minimalny zbiór zmiennych, których wartości jednoznacznie określają konstrukcję. Zbór wartości cech konstrukcyjnych jest informacją wystarczającą do fizycznej realizacji obiektu.
geometryczne: wyznaczają postac konstrukcyjną i układ wymiarów środka technicznego (wymiary i ich dokładności, parametry kształtu i położenia, parametry geometrii powierzchni, np. czworościan foremny o długości boku równym 123mm),
dynamiczne: wyznaczają stany wytworu wywoływane podczas składania elementów zgodnie z konstrukcją, a więc rozkład wartości obciążeń montażowych, np. moment z jakim należy dokręcic śrubę lub siła z jaką należy wbic klin,
materiałowe: wyznaczają rodzaj tworzywa przewidzianego, jako konieczny warunek działania środka technicznego, którym ma by wytwór o danej konstrukcji, np. struktura włókien w drewnie lub tkaninie.
Zasady zapisu konstrukcji:
- zasada jednoznaczności - warunkuje, że nie jest wymagana dodatkowa interpretacja, tj. wyjaśnianie, tłumaczenie,
- zasada niesprzeczności elementów zapisu - warunkuje skuteczne porozumienie,
- zasada zupełności, mająca szczególne znaczenie dla odbiorcy zapisu (rozpatrywanego jako nośnik informacji operacyjnej); na podstawie tej zasady odbiorca ma prawo uznać, że wszystko, co podaje zapis jest konieczne i wystarczające.
Sporządzenie zapisu konstrukcji umożliwia fizyczną realizację (wytworzenie) środka technicznego.
Wytwarzanie następuje bezpośrednio po konstruowaniu. Konstrukcja jest podstawą operacyjną wytwarzania.
Wytwarzanie- polega na przekształceniu materii w wytwór (środek techniczny). Wytwór ma mieć własności odpowiadające temu, co podyktowano konstrukcją.
Wejście- Dokumentacja konstrukcyjna: informacje niezbędne do fizycznej realizacji środka technicznego.
Wyjście-środek techniczny.
Eksploatacja-to użytkowanie i proces zużycia poprzez zaspokojenie potrzeby.
Wejście-środek techniczny
Wyjście-zaspokojenie potrzeby.
W procesie projektowo-konstrukcyjnym pod katem późniejszej eksploatacji należy zwrócić uwagę na: łatwość montażu, ekologię, ergonomię, dostępność do miejsc związanych z kontrolą, obsługę, przeglądy, naprawy (podatność obiektu na zabiegi z zakresu obsługiwania: struktura modułowa obiektu, unifikacja i typizacja części, łatwość dostępu do miejsc związanych z kontrolą, naprawą itd., wyposażenie obiektu w oprzyrządowanie umożliwiające pomiar sygnałów diagnostycznych oraz analizę i interpretację danych itd.)
PYT 4. Podaj co reprezentuje mikrostruktura procesu projektowania. Scharakteryzuj [nazwa lub numer jednego lub kilku kroków] - podaj wejście, wyjście oraz czynności w ramach tego kroku / tych kroków. Np. Podaj co reprezentuje mikrostruktura projektowania. Scharakteryzuj `syntezę rozwiązań' oraz `opis rozwiązania' - podaj wejście, wyjście oraz czynności/zakres działań w ramach tych kroków.
Mikrostruktura procesu projektowania reprezentuje sekwencję typowych działań podstawowych w ramach procesu projektowania podejmowanych dla rozwiązania elementarnych zadań.
1.Sformułowanie problemu - decydujący krok w procesie projektowania,
wejście-potrzeba podjęcia procesu projektowania
wyjście-rozpoznany stan sytuacji problemowej-założenia
- okoliczności wystąpienia: następuje z chwilą wystąpienia potrzeby podjęcia procesu projektowania,
- cel działania:
-- uświadomienie sobie na czym polega problem,
-- ustalenie czy zasługuje on na uwagę,
-- ogólna analiza sytuacji problemowej,
- wynik działania - jasne sformułowanie problemu; warunek konieczny dla jasnego sformułowania problemu - identyfikacja:
-- stanu aktualnego sytuacji problemowej,
-- stanu oczekiwanego (stan do którego dążymy),
-- głównej funkcji przedmiotu projektowanego.
2.Analiza problemu
wejście- rozpoznany stan sytuacji problemowej-założenia
wyjście-jakościowa i ilościowa charakterystyka stanu we/wyj
- zakres działania - analiza problemu i ustalenie zasadniczych warunków jego rozwiązania w zakresie:
-- jakościowej i ilościowej charakterystyki stanu wejściowego i wyjściowego określonej przez zmienne wejściowe i wyjściowe,
-- określenia ograniczeń nakładanych na te zmienne,
-- ustalenia kryteriów oceny dla wyboru najlepszego z tworzonychw dalszym ciągu rozwiązań,
- wynik działania - szczegółowe sformułowanie problemu w postaci zadania projektowego,
3.Synteza rozwiązań -- zasadniczy krok twórczy w procesie projektowania,
wejście - zadanie projektowe
wyjście-wariantowe rozwiązania projektowe
- zakres działania - poszukiwanie rozwiązań i ich tworzenie; zazwyczaj istnieje więcej niż jedno rozwiązanie,
- cel działania - wyszukanie rozwiązań projektowych; założenia:
-- jak największa ilość rozwiązań projektowych,
-- nie dokonuje się oceny rozwiązań projektowych,
wynik działania - zbiór rozwiązań projektowych spełniających warunki postawione w zadaniu projektowym
- przebieg działania - 2 tryby tworzenia rozwiązań projektowych:
-- projektowanie kompilacyjne - poszukiwanie istniejących rozwiązań problemu i ich doskonalenie,
-- projektowanie innowacyjne - odkrywanie nowych rozwiązań.
4. Ocena i decyzja
wejście - wariantowe rozwiązania projektowe
wyjście - wybrane rozwiązania projektowe
- zakres działania - ocena rozwiązań projektowych w oparciu o jedno kryterium lub zbiór kryteriów (ustalona zostaje hierarchia ich ważności),
- cel działania - wybór jednego, najlepszego rozwiązania spośród zbioru rozwiązań,
- wynik działania - jedno rozwiązanie projektowe.
5. Opis rozwiązania
wejście - wybrane rozwiązania projektowe
wyjście - dokumentacja projektowa
- zakres działania - opracowanie szczegółów wybranego rozwiązania projektowego oraz sporządzenie dokumentacji projektowej,
- cel działania - opracowanie podstawy do podjęcia realizacji przedmiotu
projektowania i jego eksploatacji (użytkowanie i utrzymanie ruchu),
- wynik działania - dokumentacja projektowa.
6. Weryfikacja rozwiązania
wejście - dokumentacja projektowa
wyjście - wynik w postaci zatwierdzonej dokumentacji projektowej
- zakres działania - analiza dokumentacji projektowej,
- cel działania - zwiększenie poziomu ufności do rozwiązania projektowego oraz wykrycie jego ewentualnych wad (należy je usunąć przed stadium realizacji przedmiotu projektowania),
- wynik działania - zatwierdzona dokumentacja projektowa.
Pyt 5. Podaj definicję zadania projektowego. Podaj dwie wybrane wskazówki ułatwiające jego sformułowanie.
Zadanie projektowe to konkretny opis tego, co ma być rozwiązane w danym procesie projektowania. Można przyjąć, że zadanie jest sformułowane za pomocą czwórki: Z = <WE, WY, W, Omega>
gdzie: WE i WY - opis wejść i wyjść (masowych, energetycznych, informacyjnych) projektowanego obiektu,
W - system wartości potrzebny do oceny jego jakości,
Omega - zbiór wymagań i ograniczeń.
Wskazówki:
zadania powinny być sformułowane jak najogólniej,
zadanie powinno być sformułowane możliwie konkretnie,
sformułowanie nie implikuje rozwiązania,
sformułowanie poprzez funkcję obiektu a nie jego nazwę,
opisanie stanu przed i po zaspokojeniu potrzeby,
sformułowanie stanu lub funkcji idealnej
Pyt. 6 Podaj czym są wymagania projektowe [definicja] i jak się je identyfikuje [są dwa etapy postępowania]. Wymień i scharakteryzuj ich wybrane 4 rodzaje.
Wymagania projektowe to wszystkie ograniczenia narzucone na rozwiązanie projektowe.
Identyfikacja wymagań projektowych:
Etap 1) Sformułowanie listy wymagań, tj. określenie zmiennych, na które nałożone zostaną ograniczenia. Listę wymagań ustala się heurystycznie.
Etap 2) Określenie ww. ograniczeń, czyli podanie przedziałów dopuszczalnych dla wymagań. Wymagania projektowe opisują więc zadanie w sposób ilościowy.
Rodzaje wymagań projektowych:
wymagania funkcjonalne: wynikają wprost z przeznaczenia projektowanego obiektu i z konieczności dopasowania obiektu do otoczenia, a w szczególności do współdziałających układów technicznych, do źródeł energii, do pomieszczeń (np. ograniczenia gabarytowe, obciążenia fundamentów),
wymagania niezawodnościowe: charakteryzują żądaną trwałośc i odpornośc na zużycie, obejmują wskaźniki niezwodnościowe i wytrzymałościowe, stateczności kształtu, odporności na różne zakłócenia zewnętrzne, odpornośc na niefachową obsługę,
wymagania dynamiczne: związane są z prędkością działania obiektu oraz ukłądów współdziałających (np. pojazdu),
wymagania ergonomiczne i estetyczne: opisują stopień dopasowania obiektu do psychicznych i fizycznych możliwości i potrzeb człowieka.
wymagania kulturowe: wynikają z uwarunkowań obyczajowych, religijnych i innych, działających w sferze kultury danego społeczeństwa,
wymagania ekonomiczne: określają przede wszystkim główne wskaźniki kosztów, np. koszt produkcji. Mogą także dotyczy parametrów charakteryzujących docelową wydajnośc produkcyjną obiektu, sprawnośc energetyczną, zużycie energii itp.
wymagania technologiczne
wymagania ekologiczne
wymagania prawne
wymagania formalne
pyt 7 Podaj i scharakteryzuj cztery wybrane źródła informacji, na podstawie których określa się wymagania projektowe.
- Uzgodnienia ze zleceniodawcą procesu projektowania i polecenia konstruktora wiodącego. Mogą mieć postać zamówienia, umowy, zlecenia, notatki służbowej itp. Jest to podstawowe źródło informacji mające znaczenie obligatoryjne dla konstruktora. Jeśli konstruktor uważa, że wymaganie postawione przez zleceniodawcę (może nim być np. kierownik pracowni, konstruktor wiodący, zleceniodawca zewnętrzny) powinny być zmienione lub uzupełnione, powinien to zaproponować i uzyskać akceptację zleceniodawcy. Zleceniodawca oraz konstruktor powinni osiągnąć porozumienie w kwestii wymagań projektowych (odpowiedzialność konstruktora).
- Własna wiedza i doświadczenie wynikające z projektowania lub użytkowania podobnych obiektów w przeszłości.
- Rozmowy z innymi konstruktorami, technologami, ekonomistami, ergonomistami, psychologami, lekarzami, socjologami i innymi specjalistami
- Rozmowy z użytkownikami podobnych obiektów, w szczególności obserwacja ich pracy, wprowadzonych przez nich elementów dodatkowego wyposażenia stanowisk pracy, własnych ulepszeń itp. Ewentualne rozmowy z reprezentantami użytkowników, np. z działaczami federacji konsumentów.
- Badania dokonywane z zastosowaniem modelowania komputerowego (np. istniejących rozwiązań, środowisk pracy)
- Badania laboratoryjne lub eksploatacyjne podobnych obiektów dostępnych na rynku.
- Rozmowy z przedstawicielami przyszłego producenta, na podstawie których należy sformułować ograniczenia produkcyjne, np. co do możliwości technologicznych i materiałowych.
- 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)
Pyt. 8 Podaj dwie sytuacje optymalnej decyzji projektowej
OPTYMALNA DECYZJA PROJEKTOWA
- dążenie do osiągnięcia celu w stopniu maksymalnym przy ustalonej ilości środków
- dążenie do osiągnięcia celu w określonym stopniu przyminimalizacji dostępnych środków
pyt 9. Na czym polega optymalizacja? Kiedy (w jakich warunkach) jest możliwe jej przeprowadzenie?
Optymalizacja polega na wyborze możliwości odpowiadającej przyjętym kryteriom jako podstawom oceny wybieranej możliwości. Jako racjonalny zabieg jest możliwa do przeprowadzenia wówczas, gdy istnieją różne możliwości i przyjęte kryteria wyboru.
Pyt 10. Podaj definicję zadania optymalizacji. [W każdym zadaniu optymalizacji chodzi o…]
Zadanie optymalizacji- jest to znalezienie wartości pewnych zmiennych, zwanych zmiennymi decyzyjnymi.
W każdym zadaniu optymalizacji chodzi o to, aby pewna funkcja zwana funkcją celu lub kryterium optymalizacji, osiągnęła wartość ekstremalną, przy jednoczesnym spełnieniu ograniczeń nałożonych na zmienne decyzyjne.
Pyt 11.- W jaki sposób określa się strukturę systemu
Strukturę systemu określa się wydzielając jego elementy(podsystemy) oraz występujące między nimi relacje a także relacje miedzy elementami systemu a otoczeniem systemu.
Elementy wchodzące w zbiór systemu są składnikami systemu i nie ma ograniczenia co do ilości oraz stopnia skomplikowania. Pomiędzy elementami występują powiązania - relacje na różnych poziomach uszczegółowiania pionowego (podporządkowanie) czy poziomego (równorzędność) systemu stanowiąc jedną całość. Dzięki relacjom zbiór tych elementów przekształca się w powiązaną całość. Relacje istnieją także między systemem a jego otoczeniem.
Pyt 12. Uzupełnij zdanie: Obiekt o strukturze [szeregowej / równoległej/…] przestaje funkcjonować/traci zdatność gdy……….
Obiekt o strukturze szeregowej przestaje funkcjonować gdy chociaż jeden element systemu ulegnie uszkodzeniu.
Obiekt o strukturze równoległej przestaje funkcjonować gdy wszystkie elementy systemu ulegną uszkodzeniu.
Struktura szeregowa charakteryzuje się tym, że obiekt działa poprawnie tylko wówczas, gdy wszystkie jego elementy również działają poprawnie. W strukturze tej elementy uszkadzają się niezależnie od siebie i uszkodzenie dowolnego elementu powoduje uszkodzenie systemu.
Struktura równoległa charakteryzuje siętym, że system działa, jeżeli działa
przynajmniej jeden jego element. Elementy uszkadzają się niezależnie od siebie.
Struktura „k” z „N” ( zwana progową) stanowi wariant struktury równoległej i umożliwia
odwzorowanie w obrębie technicznego obiektu eksploatacji grupy N jednakowych elementów (podzespołów, zespołów). Analizowany system działa, gdy działa liczba k elementów z grupy N jednakowych elementów.
Pytanie 13 Podaj definicję wyboru w procesie projektowania [Wybór jest procesem gromadzenia i przetwarzania informacji, a jego celem jest wskazania ...]
Wybór jest procesem gromadzenia i przetwarzania informacji, a jego celem jest wskazanie jednego elementu d0 ze zbioru
wariantów A takiego, który spełnia wszystkie wymagania Omega i jest najlepszy ze względu na pewne kryterium Φ.
W praktyce często ze względu na istniejące ograniczenia dotyczące samego procesu projektowania wykonawca nie może szukać optimum bezwzględnego (globalnego), tzn. dokładnego rozwiązania zadania optymalizacji. Może natomiast szukać tzw. rozwiązania satysfakcjonującego ds, tzn. takiego, dla którego wszystkie kryteria osiągają co najmniej pewne minimalne progowe wartości ki min oraz dla którego spełnione są wszystkie wymagania.
W konkretnym przypadku może istnieć dowolnie wiele takich rozwiązań ds (zależnie od wartości ki min). Jako rozwiązanie przyjmuje się dowolne, np. pierwsze znalezione.