Metodika konstruování Úvodní přednáška

Transkript

1 Metodika konstruování Úvodní přednáška Šimon Kovář Katedra textilních a jednoúčelových strojů

2 1. Úvod: Cílem přednášky je seznámení studentů s definicemi a pojmy v metodice konstruování. Design Methodology 2017

3 Všeobecné informace o metodice konstruování Hlavním cílem CAD inženýrů je uplatnění svých vědeckých a technických znalostí (know-how) k řešení technických problémů s následnou optimalizací těchto řešení v rámci požadavků na produkt s ohledem na podmínky, které jsou dány materiálovými a technologickými možnostmi, ekonomickými parametry, odpovídají právním předpisům, splňují ekologické limity. Řešené problémy se stávají konkrétními úkoly, které mají technici řešit k vytvoření nových technických výrobků. Toto se děje v dnešní době především v týmech za účelem realizace interdisciplinárního vývoje produktů. Design Methodology 2016

4 Všeobecné informace o metodice konstruování Duševní vytvoření nového produktu je úkolem designových a vývojových inženýrů, fyzická realizace je potom odpovědností výrobních inženýrů. Designer se používá jako synonymum pro konstrukční a vývojové inženýry. Designéři přispívají k nalezení řešení a vývoji produktů velmi specifickým způsobem. Nesou hlavní odpovědnost, protože jejich nápady, znalosti a dovednosti rozhodujícím způsobem stanovují technické, ekonomické a ekologické vlastnosti produktu. Design Methodology 2016

5 Všeobecné informace o metodice konstruování Design (inženýrské projektování) je zajímavá inženýrská činnost, která: postihuje téměř všechny oblasti lidského života využívá zákony a poznatky vědy vychází ze zážitků zajišťuje předpoklady pro fyzické realizace nápadů vyžaduje profesionalitu a odpovědnost

6 Centrální aktivita projektování Politika Sociologi psychologie Ekonomie Práci designera lze chápat jako průsečík kulturního a technického proudu Věda Technická věda Inženýrské projektování Výrobní technologie Výroba Průmyslový design Architektura Umění

7 Hlavní aktivity inženýrského projektování Projektování je tvůrčí činnost, která využívá znalostí z matematiky, fyziky, chemie, mechaniky, termodynamiky, hydrodynamiky, elektrotechniky, výrobního inženýrství, technologie materiálů, strojních prvků a teorie designu, rovněž i znalostí a zkušeností z oblasti zájmů. Důležitými vlastnostmi dobrých projektantů jsou ekonomický pohled, houževnatost, optimismus a smysl pro týmovou práci.

8 Systematická práce je efektivním způsobem racionalizace návrhu a výrobního procesu. Umožňuje efektivním způsobem využívat již známá řešení. Strukturováním problému usnadní rozpoznání aplikačních možností s využitím tzv. návrhových katalogů. Cílem je výběr a optimalizování produktu v raném stádiu s vynaložením nižšího úsilí.

9 Životní cyklus výrobku Požadavky a cíle Trh, potřeby, problémy Potenciál a cíle společnosti Životní cyklus produktu Plánování produktu Design a vývoj produktu Design je neodmyslitelnou součástí životního cyklu výrobku. Tento cyklus je vyvoláván potřebami trhu nebo novými nápady. Životní cyklus začíná plánováním produktu a končí jeho ekologickou likvidací. Energetické využití Výroba, montáž a testování produktu Marketing a prodeje Výroba, montáž a testování produktu Použití, spotřeba a údržba produktu Reciklace Likvidace, ekologie

10 Hromadná výroba Projekty vztahující se k masové výrobě obvykle zažínají plánováním produktu po provedení důkladné analýzy trhu. Dále je obvykle nechán velký prostor pro konkrétní řešení návrhářů (designerů).

11 Inženýrské projektování Organizace procesu projektování a vývoje je závislá především na způsobu organizace společnosti. Společnosti mohou být orientované na: Produkt Problém

12 Organizace orientovaná na produkt Organizace procesu projektování a vývoje je závislá především na způsobu organizace společnosti. Ve firmách orientovaných na produkt je odpovědnost rozdělena mezi jednotlivými divizemi společnostmi a to na základě specifičnosti produktu.

13 Organizace orientovaná na problém U společnosti orientované na problém rozdělujeme odpovědnost v závislosti na typu úkolu. Lze jej rozdělit do dílčích úkolů (např. ve strojírenství na CAD "Computer-Aided Design", řídicí systémy, výběr materiálů, FEM analýzy atd.). V tomto uspořádání musí být věnována zvláštní pozornost koordinaci prací při jeho průchodu od skupiny ke skupině.

14 Adaptivní způsob navrhování V adaptivní navrhování se držíme známých a zavedených principů řešení a přizpůsobujeme je změněným požadavkům. U tohoto typu konstrukce je kladen důraz na geometrii (pevnost, tuhost a podobně), na výrobě atd.

15 Variantně uspořádaný produkt Ve variantním provedení se pohybujeme ve velikosti a uspořádání dílů a sestav v mezích stanovených již dříve navržených struktur výrobků. Variantní navrhování vyžaduje originální konstrukční úsilí pouze jednou a nepředstavuje významné konstrukční problémy na konkrétní zakázku. Obsahuje návrhy, ve kterých byly měněny jen rozměry jednotlivých částí ke splnění určitého úkolu.

16 Vliv množství vyráběných kusů na vývoj produktu Množství produkovaných kusů hraje zásadní roli při vývoji nového produktu. U kusové výroby je neekonomické vyrábět prototypy. Musí se obzvláště věnovat pozornost konstrukci a tím minimalizovat rizika. Funkčnost a spolehlivost má vyšší prioritu než ekonomická optimalizace. Produkty, které budou produkovány ve velkém množství (velké dávky, hromadná a sériová výroba) musí mít své technické a ekonomické vlastnosti plně zkontrolovány před výrobou plném měřítku. Tohoto je dosaženo pomocí modelů a prototypů. Často vyžaduje několik stupňů vývoje před započetím sériové výroby.

17 Vliv způsobu využití produktu na vývoj produktu Strojírenství zahrnuje širokou škálu úkolů. Požadavky na řešení jsou mimořádně různorodé a vždy vyžadují použití specifických metod a nástrojů. Například potravinářské stroje musí splňovat specifické požadavky týkající se hygieny; obráběcí stroje musí splňovat specifické požadavky na přesnost a provozní rychlosti, hnací jednotky musí splňovat specifické požadavky týkající se poměru výkonu k hmotnosti a účinnosti; zemědělské stroje musí splňovat specifické požadavky na funkčnost a robustnost a kancelářské stroje musí splňovat specifické požadavky na ergonomii a hlučností.

18 Vylepšení produktu Vylepšení produktu Vývoj nového produktu zahrnuje tyto úkoly Design Design Design Výroba a montáž Výroba a montáž Výroba a montáž Experiment Testování Experiment Testování Experiment Testování Model Prototyp Jeden produkt Sériová výroba Hromadná výroba Optimalizace produktu

19 Konstrukční úkoly musí směřovat ke plnění cílů, které mají být optimalizovány, s přihlédnutím k daným omezením. Nové funkce, delší životnost, nižší náklady, výrobní problémy a změněné ergonomické požadavky jsou možné důvody pro definování nových cílů. Rovněž otázky životního prostředí často vyžadují zcela nové produkty a procesy. To vyžaduje celostní pohled na straně projektantů a spolupráci s odborníky z jiných oborů. Toto je snadnější, pokud návrháři zvládají obecný pracovní postupy, porozumí metodám tvorby a hodnocení a jsou obeznámeni se známými řešeními stávajících problémů.

20 Činnost návrhářů lze zhruba rozdělit do: Konceptualizace, tj. hledat principy řešení obecně použitelné. Metody mohou být použity spolu se speciálními metodami. Vizualizace, tj. inženýrství princip řešení určením obecné uspořádání a předběžnými tvary a materiály všech komponent. Detailní, tj. dokončuje výrobní a provozní detaily. Výpočetní, ta se vyskytuje ve všech fázích procesu a návrhu.

21 Zdroje informací 1. patentový průzkum 2. veletrhy 3. odborná literatura 4. časopisy 5. vzorové příklady 6. internet

22 4. Závěr V dnešním globalizovaném světě je nutné pro práci CAD inženýra chápat jako velice důležitou součást životního cyklu výrobku. Úroveň poznání a techniky vyžaduje úzkou specializaci CAD inženýrů a efektivní týmovou práci. Design Methodology 2016

23 5. Kontrolní otázky: Co je hlavním cílem CAD inženýrů? Jaké úkoly zahrnuje vývoj nového produktu? Jaké jsou činnosti návrhářů? Jaké jsou zdroje informací? Design Methodology 2016

24 Příští přednáška bude na téma Metody tvůrčí práce Děkuji za pozornost Design Methodology 2016

25 Použitá literatura: Engineering Design, Springer (2007) Design Methodology 2016