Poszukiwanie koncepcji rozwiązań
Koncepcja jest podstawowym założeniem metodyki projektowania. Takie predyspozycje jak: dobre projektowanie i umiejętne konstruowanie, szeroka wiedza techniczna i merytoryczna , inwencja twórcza oraz pomysłowość są podstawowymi i niezbędnymi warunkami w poszukiwaniu optymalnych udoskonaleń. Podczas projektowania kierujemy się swoją intuicją ale również logicznym i systematycznym postępowaniem według ustalonego schematu. takie działania mają charakter heurystyczny i algorytmiczny.
Heureza
Metoda heurystyczna polega na nauczaniu samodzielnego myślenia czyli toku poszukiwania własnych rozwiązań zamiast gotowych wzorców. Pojęcie to rozumie się jako umiejętność wykrywania nowych faktów i związków między nimi, chodzi tu głównie o czynności formułowania hipotez które prowadzą do nowych praw nauki.
Metody te są wykorzystywane w pracach projektowych głównie metoda pytań kontrolnych, metoda morfologiczna oraz metoda oparta na analogiach.
Metody heurystyczne
Metoda pytań kontrolnych polega na stawianiu pytań związanych z rozpatrywanym zagadnieniem oraz z szukaniem odpowiedzi. Pytania opracowuje się na podstawie rozwiązywanego problemu, lecz mogą mieć też charakter ogólny np.: lista pytań Osborne'a.
Metoda morfologiczna jest stosowana do tworzenia większej liczby rozwiązań, wprowadzona została do zastosowań technicznych przez F.Zwicky. W technice wykorzystywana do porządkowania, analizy i określania struktury obiektów, procesów oraz całych systemów technicznych. Znając składniki strukturalne możemy tworzyć nowe kombinacje, wcześniej nam ta w budowie maszyn jest realizowana za pomocą tablic morfologicznych, w których składniki strukturalne grupuje się według pewnego schematu, np.: elementarne funkcje, sposoby realizacji lub nośniki tych funkcji. W tablicy morfologicznej mamy przedstawione dwie grupy charakterystycznych składników strukturalnych, są one wpisywane w układzie poziomym i pionowym. Dopisanie do tablicy trzeciej grupy składników spowoduje jej przekształcenie w skrzynkę morfologiczną.
Analogie są to pewne podobieństwa na których się opieramy i wykorzystujemy w technice i nie tylko np.: dobry pomysł możemy uzyskać poprzez jakąś analogie do innych zjawisk w otaczającym nas świecie. Poprzez obserwację i analizę innych systemów lub obiektów możemy spotkać się z analogiami związanymi z naszym problemem. W technice do rozwiązywania problemów praktycznych jak i teoretycznych wykorzystuje się cztery analogie: biologiczną, antropomorficzną, symboliczną, fantastyczne. Analogia biologiczna w problematyce technicznej polega na wyszukiwaniu podobieństwa w działaniu, strukturze, funkcjach i właściwościach organizmów żywych Podpatrywanie przyrody zostało nieraz w korzystny sposób wykorzystane w technice np: konstrukcje budowlane, łuki, tworzywa szkieletowe i komórkowe, szybowce. Analogia biologiczna nazywana jest czasem analogią prostą lub bezpośrednią. W analogia antropomorficznej punktem odniesienia jest człowiek , czyli musimy się sami znajdować w takim położeniu jak dany przedmiot lub maszyna i próbować sobie wyobrazić i odczuć te oddziaływania, relacje, funkcje, reakcje które mogą wystąpić pod działaniem zewnętrznym. Pytania nasuwające przy tej analogi np: ”Co czuje dany przedmiot w danych warunkach ?”.Analogia symboliczna wiąże się ze symbolami i mitycznymi wyobrażeniami, które utożsamiano z wieloma zjawiskami przyrody. We współczesnej technice analogie te dają nam hipotetyczne wyjaśnienie problemu. Analogia fantastyczna głównie jest wykorzystywana przez ludzi o zdolnościach fantazjowania i oceny realizowania tych pomysłów. Analogia ta ułatwia oderwanie się od dogmatycznego pojmowania otaczającego nas świata.
Metody algorytmiczne
Temat projektowania maszyn i urządzeń często jest przedstawiany jako zestawy dyrektyw, według których zaleca się postępować w działalności projektowo-konstrukcyjnej. Sformalizowane układy takich dyrektyw przedstawia się w postaci algorytmów i są one pomocne przy tworzeniu i poszukiwaniu koncepcji, jak również w szczegółowych działaniach projektowych i konstrukcyjnych. Przykładem rozbudowanego algorytmu projektowo-konstrukcyjnego są metody LEMACH 3 i LEMACH 4.Cały cykl składa się z 5 etapów, w których wydzielono 24 czynności. Metoda LEMACH4 jest rozwinięciem algorytmu LEMACH 3.
ETAPY PROJEKTOWANIA WEDŁUG METODY LEMACH 3
I. Ogólne i szczegółowe sformułowanie problemu. Poszukiwanie koncepcji rozwiązań.
II. Optymalizacja i wybór koncepcji rozwiązania problemu.
III. Opracowanie syntezy. Projekt wstępny, jego ocena. Decyzja.
IV. Projektowanie szczegółowe. Ocena całego projektu. Decyzja podjęcia badań.
V. Próbna weryfikacja rozwiązania problemu. Badania. Opracowanie wyników. Wnioski. Decyzja końcowa.
Koniec lub powrót do etapu II, III lub IV.
K- możliwość komputerowego wspomagania danego etapu projektowania
L- możliwość wprowadzania i korzystania z informacji literaturowej, katalogowej, i prospektowej lub ze zbiorów informacji komputerowej
Metoda algorytmiczna może być wykorzystywana przy pracach typowych, powtarzających się, lecz należy ją traktować jako środki pomocnicze bowiem nie jest to idealna receptura na doskonałe projektowanie. Ogólne działania i zasady postępowania są mało przydatne w rozmaitych operacjach.
W polskiej literaturze technicznej występuje zapis algorytmu ARIZ i jest on podobny do zarysu procedur innych algorytmów. Dzieli się na 6 stadiów:
1) Sformułowanie i wybór zadania ( określa się tu cel i wymagania techniczne oraz ekonomiczne).
2) Uściślenie warunków zadania ( wyszczególnia się poszczególne funkcje, które mają być spełnione ,poszukuje się analogi innych interesujących rozwiązań).
3) Stadium analizy: ( analizuje się możliwości rozwiązania realnego i w tym aspekcie rozpatruje się konieczność odstępstw od wyniku idealnego).
4) Stadium oceny: (ocenia się tu przewidywane skutki techniczne, ekonomiczne, ekologiczne i inne, także uboczne pozytywne i negatywne).
5) Stadium operacyjne: ( następuje tu rozwój i doskonalenie przyjętej koncepcji).
6) Stadium syntezy: ( przeprowadza się tu syntezę działania projektowego ).
Diagramy idei rozwiązań
Diagram idei rozwiązań zwany drzewem rozwiązań jest wykorzystywany jako koncepcja rozwiązywania problemu. Proces ten polega na tym że postawiony problem, któremu przypisujemy poziom zerowy, staramy się charakteryzować ogólnie w układzie pionowym oraz, coraz szczegółowiej, w układzie poziomym , na kolejnych poziomach 1-n, następnie otrzymujemy oczekiwany diagram.
Grafy jako zapis strukturalny
Maszyna może być rozpatrywana jako pewien system, czyli zbiór relacji sprzężeń i relacji przekształceń które dotyczą energii, masy i formacji. System ten można przedstawić jako poglądowy schematem blokowym oraz w postaci grafu zależności i powiązań. Graf zależności i powiązań (przekształceń i sprzężeń ) mogą być wykorzystane do rozwijania i modyfikacji struktur istniejących oraz do tworzenia nowych przez analizę i syntezę samych grafów, ujmowanie, dodawanie lub zamianę relacji i elementów grafu.
Schemat zapisu systemu maszynowego:
schemat blokowy
graf relacji sprzężeń i relacji przekształceń
c) graf odwrócony.
Burza mózgów
Były to krótkie grupowe posiedzenia na których przedstawiano własne poglądy na temat poruszanych problemów, zgłaszano własne pomysły i ich rozwiązania. Ciekawe koncepcje mogły być później realizowane. W celu osiągnięcia dobrych rezultatów posiedzenia powinny być zachowane pewne reguły jak:
1) należy zadbać o zachowanie warunków swobodnego myślenia i nieskrępowanych wypowiedzi przez każdego uczestnika zebrania;
2) propozycję każdego uczestnika powinny być wysłuchane przez pozostałych i przyjęte jako zachęta do zgłaszania swoich pomysłów;
3) ważną zasadą jest to iż na posiedzeniu nie wolno krytykować żadnego pomysłu.
4) celem posiedzenia jest uzyskanie możliwie wielu pomysłów na zadany temat;
5) czas trwania posiedzenia powinno wynosić ok. 30 min ( max 1 godzinę).
Każde posiedzenie należy odpowiednio przygotować organizacyjnie. Uczestnicy powinni być tak dobrani, aby reprezentowali różne specjalności. W grupie nie może dochodzić do spięć i zahamowań. Grupa powinna liczyć 5-10 osób .