Odpowiedzi na pytania z wykładów z przedmiotu
„Podstawy projektowania inżynierskiego”
1. Co to jest projekt i projektowanie? Z czego wynika zróżnicowanie projektowanego produktu? Jakie są niezmienniki projektowania?
Projekt jest to:
- wymyślony plan działania; pomysł, zamysł, zamiar wykonania czegoś,
- ogólny zapis pomysłu na wykonanie czegoś; szkic, plan obiektu, przedsięwzięcia itp.
Projektowanie (łac. proiicere, proiectus „rzucić naprzód; wyciągnąć”) jest twórczą działalnością związaną z powstawaniem produktu zróżnicowanego, powodująca jego zróżnicowanie wynikające z: cech, parametrów użytkowych, zgodności ze standardami, trwałości, niezawodności, łatwości naprawy, stylu itd.
Niezmiennikami projektowania są:
• potrzeba społeczna - mogąca się przejawiać w różny sposób, jako impuls inicjujący proces projektowania,
• kompetentny sprawca procesu projektowania - tzw. system projektujący, może to być zorganizowany zespół projektantów lub pojedynczy projektant,
• określony system wartości uznawany przez system projektujący, ważne są m.in. relacje pomiędzy względną ważnością kryteriów technicznych, ekonomicznych i humanistycznych,
• zasoby warunkujące poprawność przebiegu procesu:
» metodologiczne (strategie projektowe, metody),
» informacyjne (ilość i jakość potrzebnych informacji),
» techniczne (wyposażenie w sprzęt techniczny),
» ekonomiczne (finanse, kapitał),
» czasowe (projektowanie musi trwać odpowiednio długo),
• wynik projektowania, pojawiający się w postaci zweryfikowanej dokumentacji technicznej, często - prototypu lub modelu funkcjonalnego.
2. Cechy charakteryzujące proces projektowania. Czym się różnią. pojęcia: projektowania i konstruowania?
• projektowanie jest procesem projektowania przetwarzania informacji i jak również generowania informacji,
• obmyślenie czegoś czego jeszcze nie było;
• podporządkowanie procesowi zaspokajania potrzeb,
• mimo znacznego udziału elementów twórczych, proces projektowania może być badany, opisany i powinien być uczony,
• brak jednoznacznych modeli samego procesu projektowania,
• informacja wejściowa projektowania jest niepełna,
• najczęściej brak pełnego matematycznego modelu projektowania obiektu i procesów z nim związanych co powoduje, że proces projektowania daje się tylko częściowa algorytmizować,
• ekonomiczne i poza ekonomiczne skutki złych rezultatów projektowania mogą powodować wielkie straty.
3. Czym zajmuje się i na czym polega projektowanie techniczne, projektowanie urządzeń oraz procesów technologicznych?
Projektowanie techniczne to jeden z bardzo istotnych etapów działalności inżynierskiej, którego głównym celem jest projektowanie obiektów technicznych, w tym procesów i środków produkcji. Na tym etapie dobiera się idee działania technicznego, rozwija się je w koncepcje systemów technicznych i tu zapadają istotne decyzje, rzutujące potem na skuteczność, ekonomiczność i niezawodność, a tym samym na wydajność i użyteczność społeczną całego przedsięwzięcia.
Projektowanie procesów technologicznych polega na obmyśleniu i opracowaniu informacji o sposobie i kolejności działań, o potrzebnych narzędziach, maszynach, urządzeniach i pomieszczeniach oraz o sposobie sterowania tymi działami.
Projektowanie urządzeń polega na obmyśleniu koncepcji działania urządzenia, doborze układów przetwarzania energii, materii i informacji, odpowiednim wykorzystaniu i kojarzeniu właściwości materii oraz zjawisk fizycznych, opracowaniu struktur mechanizmów oraz tworzeniu pożądanych sprzężeń i relacji pomiędzy obiektami.
4. Podział projektów i charakterystyka w zależności od stopnia wprowadzania nowych rozwiązań.
W zależności od stopnia wprowadzenia nowych rozwiązań można wyróżnić następujące rodzaje projektów:
• Projekt oryginalny dotyczy wykonania wyrobu mającego funkcjonować według nowej zasady. W takim przypadku, projektant musi pozwolić sobie na wyjątkowo nieskrępowane myślenie, wziąć pod uwagę wszystkie pomysły przychodzące mu do głowy, aż wreszcie, kierując się jakimiś sensownymi kryteriami, zdecydować się na jeden z nich. Na powstawanie oryginalnych projektów duży wpływ mają nowe materiały o specjalnych właściwościach. Niekiedy użycie nowego materiału może być inspiracją do zaprojektowania nowego produktu, lecz często bywa tak, że nowy produkt wymaga stworzenia nowego materiału. Nowe rozwiązania w technice lotniczej i rakietowej stały się możliwe po wynalezieniu super wytrzymałych i bardzo lekkich materiałów kompozytowych, podobny wpływ ma rozwój nowych stopów metalicznych, cermetów oraz tworzyw sztucznych.
• Projekt adaptacyjny, czyli rozwojowy - jest projektem, w którym poprawia się właściwości użytkowe działającego dotąd urządzenia przez stosowne projektowanie wykorzystujące postęp w inżynierii materiałowej. Od sposobu wykorzystania nowych materiałów w projektowanych wyrobach zależą ich właściwości i atrakcyjność rynkowa.
• Projekt alternatywny jest projektem, w którym zmieniono skalę, wymiary lub jakieś szczegóły rozwiązania bez zmiany funkcji lub sposobu jej osiągnięcia, np. zwiększenie pojemności silnika spalinowego, cysterny na płyny itp.
5. Podział projektowania urządzeń w zależności od stopnia nowości opracowywanej konstrukcji i sposobu podejścia do projektowania.
Projektowanie urządzeń w zależności od stopnia nowości opracowywanej konstrukcji można podzielić następująco:
• podpatrzone - naśladownicze, odtwarzające,
• kompilacyjne - dobór i dostosowanie istniejących konstrukcji do pełnienia nowych, innych zadań,
• ewolucyjne - rozwój i doskonalenie istniejących konstrukcji,
• innowacyjne - nowatorskie, oryginalne.
W zależności od sposobu podejścia do projektowania można wyróżnić projektowanie:
• rutynowe,
• intuicyjne,
• metodologiczne, czyli oparte na działaniach logicznych, naukach podstawowych i konstrukcyjnych,
• eksperymentatorskie - tworzenie i weryfikacja informacji konstrukcyjnych za pomocą prób i badań.
6. Wymienić obydwa podziały projektowania w zależności od sposobu ujęcia tematu.
W zależności od sposobu ujęcia tematu można wyróżnić projektowanie:
• systemowe - rozwiązywanie tematu realizowane jest na tle rozwiązywania problemu całościowego w ujęciu systemowym,
• cząstkowe - wąskie ujęcie tematu sprowadzające się w zasadzie do szczegółowego zadania.
W zależności od sposobu ujęcia tematu projektowanie można podzielić na:
• integralne - rozwiązuje problemy części całości ze względu na całość, do której ma należeć,
• cząstkowe - część traktuje się niezależnie od całości.
7. Podział projektowania w zależności od dynamiki rozwoju metod
• statyczne – wykorzystujące utarte sposoby, powtarzające się działania i prace typowe,
• dynamiczne – stosujące nowoczesne i rozwijające się techniki oraz metody projektowania.
8. Podstawowe wymagania stawiane projektantowi urządzeń technicznych
• duża wydajność,
• ekonomiczność,
• wytrzymałość,
• niezawodność,
• mała masa i zużycie materiału,
• odpowiednie gabaryty,
• niskie zapotrzebowanie na energię,
• zakres i koszt remontów,
• niski koszt wykonawstwa,
• duża trwałość,
• długie okresy międzyremontowe,
• wysoki poziom nowoczesności i automatyzacji,
• łatwość i bezpieczeństwo obsługi,
• wygodne sterowanie,
• łatwy demontaż i montaż,
• estetyka.
9. Podstawowe zasady, które powinny być zawsze uwzględniane podczas projektowania urządzenia technicznego.
• funkcjonalność - poprawne spełnianie przez projektowane urządzenie funkcji, do których zostało przeznaczone,
• niezawodność i trwałość - uzyskanie żądanego prawdopodobieństwa niezawodnej pracy przy danych obciążeniach w okresie nie krótszym od założonego,
• sprawność – najwyższy stosunek energii użytecznej do wprowadzonej, czyli zmniejszenie kosztów eksploatacji
• lekkość - zmniejszenie masy materiałów konstrukcyjnych, ułatwienie transportu i montażu,
• taniość, dostępność materiałów i technologiczność - stosowanie najkorzystniejszych technologii, umożliwiających wykonanie przy minimalnych kosztach,
• łatwość eksploatacji - najprostsza w obsłudze eksploatacyjnej i zdolności do naprawy,
• względy ergonomiczne i estetyczne - powinna być przystosowana do potrzeb obsługującego człowieka, zaś estetyka wpływa na konkurencyjność wyrobu,
• zgodność z obowiązującymi normami i przepisami z zakresu ochrony środowiska.
10. Grupy wymagań, które powinny spełniać poprawne zaprojektowane urządzenia techniczne.
• eksploatacyjne - nadanie konstrukcji cech koniecznych z punktu widzenia właściwych możliwości eksploatacyjnych danego urządzenia technicznego,
• ekonomiczne - ekonomiczność budowy samego urządzenia technicznego, procesu jego wytwarzania, eksploatacji i wycofywania z eksploatacji,
• technologiczne – projektowane urządzenie techniczne musi stanowić odpowiednie rozwiązanie, ale technologia jego wytworzenia powinna zapewnić najniższą pracochłonność i końcowy koszt,
• produkcyjne - należy uwzględnić potrzeby zakładu produkcyjnego i mieć na względzie uproszczenie i potanienie produkcji, a więc również podłoże ekonomiczne.
11. Wymień dwie zasady i trzy nierozdzielne elementy projektowania wyrobu.
Podczas projektowania szczególnie obowiązujące są dwie zasady:
- projekt musi co najmniej spełniać wstępne warunki i wymagania określone w założeniach do projektu,
- projekt powinien być w danych warunkach rozwiązaniem optymalnym ze względu na przyjęte kryteria optymalizacji.
Projektowanie wyrobu musi łączyć w sobie trzy ważne i nierozdzielne elementy:
• projektowanie konstrukcyjne, którego celem jest opracowanie kształtu i cech geometrycznych produktów zaspokajających ludzkie potrzeby,
• projektowanie materiałowe w celu zagwarantowania wymaganej trwałości produktu lub jego elementów wytworzonych z materiałów inżynierskich o wymaganych właściwościach fizykochemicznych i technologicznych,
• projektowanie technologiczne procesu umożliwiającego nadanie wymaganych cech geometrycznych i właściwościowości poszczególnym elementom produktu, a także ich prawidłowe współdziałanie po zmontowaniu, przy uwzględnianiu wielkości produkcji, poziomu automatyzacji i komputerowego wspomagania, jak również przy zapewnieniu najmniejszych możliwych kosztów tego produktu.
12. Zdefiniuj strategię projektowania, wymień i opisz czynniki różnicujące strategie projektowe oraz wymień jej odmiany wg dwóch kryteriów
Przebieg procesu projektowania technicznego zależny jest przede wszystkim od przyjętej tzw. strategii projektowania, czyli ogólnych sposobów podejścia do rozwiązywania problemów projektowych.
Można wyróżnić trzy zasadnicze czynniki różnicujące strategie projektowe:
• postawa metodologiczna projektanta,
• stopień zaprogramowania procesu projektowania,
• wzorzec poszukiwań rozwiązania problemu.
Istnieją dwie skrajnie różne postawy metodologiczne, które mogą uznawać projektanci podczas rozwiązywania problemów. Pozwalają one wyróżnić dwie odmiany strategii projektowych:
• strategia przyrostowa - polega na poszukiwaniu zazwyczaj drobnych ulepszeń w obrębie istniejących już rozwiązań i jest charakterystyczna dla projektowania tradycyjnego.
• strategia rozwiązania idealnego - polega na określeniu cech idealnego rozwiązania projektowego, zwykle nierealnego w istniejących warunkach technicznych i ekonomicznych, zbadaniu warunków realizacji koncepcji, zaś w wyniku przyjmowania kolejnych niewielkich odstępstw od ideału - uzyskania realnego projektu. W rezultacie otrzymuje się oryginalne projekty nowatorskie, stanowiące początek nowej, jakościowo wyższej generacji urządzeń technicznych.
13. Przedstaw na schemacie podstawowe działania techniczne oparte o proces projektowo-konstrukcyjny.
14. Przedstaw na schemacie ogólny schemat procesu projektowania i wymień główne fazy projektowania
Wspólne ich elementy powinny się pokrywać z głównymi fazami projektowania:
• fazą studialną,
• opracowaniem założeń do projektu,
• projektowaniem wstępnym,
• projektowaniem szczegółowym.
15. ...
Kaacha91