Konstrukční proces Exponenciální nárůst informací (a v některé firmě možná i znalostí) vedl také ve výrobním průmyslu České republiky v posledních desetiletích ke stále se zkracujícím inovačním cyklům. Tímto vzniklý časový tlak na vývojové činnosti v podnicích směřuje k výraznému zkracování průběžné doby produktu. Konstrukce se v mnoha firmách stala úzko - průchodným oddělením. Není jednoduché uvést výklad pojmu, který je rozšířen v podvědomí techniků jako konstruování. Úkol konstrukce je velmi nelehký. Konstruktér má vymyslet něco, co nosí třeba dlouhou dobu v hlavě, v tu chvíli je to tedy abstraktní objekt a my musíme tento abstraktní objekt zhmotnit např. do montážních a výrobních výkresů. To vše za následujících předpokladů: potřeby zákazníka; omezení normami, nařízeními, prohlášením shody a bezpečnostními předpisy; technologických možností firmy; montážních možností firmy; vyrobitelnosti a smontovatelnosti; ekonomičnosti budoucí výroby. Všeobecně se dá říci, že tato myšlenka, kterou konstruktér nosí v hlavě je omezována výše uvedenými předpoklady. Často se tedy stane, že z původní myšlenky po přefiltrování těmito předpoklady nezbude zhola nic. Konstruování je tedy proces, kdy za využití systémového přístupu je nalezeno technicko-ekonomicky optimální řešení na technickém objektu (např. CNC obráběcím stroji) za účelem uspokojení potřeby vlastní nebo zákaznické. Současně přitom je přihlédnuto k řízení procesu (rizika, vlastního konstrukčního procesu, jakosti, dědičnosti a inovace) a vlivům vnitřním i vnějším na tento proces, jakož i norem, CA technologií, požadavků zákazníka, subdodávek, stavu vývoje techniky, času dodávek či lidského činitele. Konstrukce má být založena znalostech a schopnostech umět propojit všechny informace uvnitř podniku do koordinované akce tak, aby byla vytvořena přidaná hodnota pro zákazníka, který bude ochoten zaplatit. Tento proces je založen na třech postupných fázích (obr.1). Obr.1 Fáze konstrukčního procesu 1 z 5
Při řešení koncepčně strukturních problémů máme v podstatě na výběr ze 4 přístupů: Metoda pokus omyl Intuice Metodické postupy Systematické přístupy Metoda pokus - omyl Řešení koncepčně strukturního problému je paradoxní proces. Konstruktér má zhmotnit myšlenku, kterou nosí v hlavě. Přitom musí zvažovat z čeho, jak, kdy a proč daný technický objekt nebo produkt vytvořit. Metoda pokus omyl je z hlediska myšlenkové náročnosti nejjednodušší metodou řešení koncepčně strukturních problémů. Spočívá v tom, že bez jakýchkoliv přílišných metodických rozborů, je realizováno řešení dané problematiky. T. A. Edison, když konstruoval žárovku, zkoušel 2000 materiálů pro její vlákno. Podobně pokud bude konstruována např. převodová skříň, bude přijímáno první řešení, které konstruktér vytvoří. Po jeho realizaci buď přijaté řešení splní dané zadání, nebo se náhodně zvolí další řešení a opět se pokračuje v hmotné realizaci nehmotných nápadů konstrukcí. Tento přístup může znamenat pro řešitele (konstruktéra) a následně podnik, v kterém pracuje značné vydání. Jak je patrné, není tento způsob konstruování ten pravý. Intuice Vyšším stupněm řešení koncepčně strukturních konstrukčních problémů je použití intuice. Tento typ řešení problémů vzniká emocionálně (podvědomě) v důsledku jakési inspirace, fantazie nebo představ, po důkladném seznámení se konstrukčním úkolem. V době, kdy konstruktér v hlavě nosí problém dosud nevyřešený a hledá jeho řešení, ho napadá mnoho variant. Řešení se však dostaví náhle a autor neumí vysvětlit, jak na něho přišel. Řada aktivně pracujících tvůrčích pracovníků poznala při svém tvoření divení se tomu, jak na tento nápad vlastně přišel. Je nutné si uvědomit, že tvůrčí pracovník s problémem vlastně žije neustále. Vědomě i podvědomě ho stále řeší a je do něho vtažen. Tím že s tvůrčími problémy neustále pracuje, vytváří předpoklady ke splnění výše popsaných psychologických zákonitostí, kdy to v hlavě jakoby pomyslně lupne a problém je intuitivně vyřešen. Jak k řešení došel, není schopen popsat, ví jenom, že to bylo v době, kdy např. na problém nemyslel, byl uvolněn a většinou dělal něco jiného. Vynikající nápad nebo vyřešení koncepčně strukturního problému je dosaženo velmi rychle a při stimulaci často v nesouvisejícím prostředí. Jak však zajistit její opakování a vůbec stimulaci? V dnešní turbulentní době nelze nečinně čekat, až intuitivně vyřešíme nápad. Nápad vzniklý intuicí je třeba podrobit tvrdé kritice. Často se ale ukáže, že to byl vždy ten nejlepší nápad. I do tohoto způsobu řešení problémů lze vnést zásady systematičnosti, které jsou charakteristické pro systematické přístupy. Systematičnost v intuitivním řešení koncepčně strukturních problémů spočívá např. ve studiu již hotových technických objektů, studiem prospektů, konkurenčních řešení, návodů pro obsluhu apod. Tím je navozena atmosféra pro ono zázračné pozdější zjevení řešení. Velkou roli hraje také cit pro konstrukci, který lze pozorovat u starších konstruktérů, majících bohaté znalosti dané problematiky. Není to jenom o určování velikostí jednotlivých součástí, komponent, ze kterých se skládá daný technický objekt. Je to i o citu pro danou funkci, pro kterou je výrobek určen. 2 z 5
Dále lze systematičnost při intuitivním řešení koncepčně strukturních problémů spatřovat v tom, že budeme intenzivní práci střídat s dobou odpočinku, odreagování, kde je právě vytvořeno podhoubí pro ono zázračné vidění řešení. To může být mnohdy v protikladu s dnešním způsobem práce často pod stresem, při zkracujících se termínech inovací a systematického nátlaku na tvůrčí pracovníky produkovat rychle, levně a bez chyb technická řešení jako na běžícím pásu. Bylo činěno mnoho pokusů danou tvůrčí práci normovat. Uspokojivých výsledků bylo dosaženo velmi málo. Pro intuitivní činnost musí být k dispozici příznivé pracovní podmínky, pohoda. Intuitivní řešení koncepčně strukturního problému není něco podřadného. Metodické postupy Nemalý příspěvek metodice řešení koncepčně strukturních problémů (konstrukci) přineslo Německo. Sdružení německých inženýrů (VDI) vydalo směrnici VDI 2221 Systémový přístup ke konstrukci technických systémů a produktů. Tato směrnice dává doporučení jak rozdělit konstrukční proces do několika transparentních a racionálních pracovních kroků, které nezávisí na typu produktu z jednotlivých průmyslových odvětví. Přístup je založen na sedmi krocích a každý z nich má částečný výstup. Směrnice také ukazuje systematickou proceduru od první analýzy a poznávání problému, přes dekompozici na dílčí podproblémy a jejich řešení až po celkové řešení. Ne vždy lze tento přístup aplikovat. Systematické přístupy Systémové řešení koncepčně strukturních problémů je podpůrný strategický prostředek pro jejich uvědomělé (racionální) řešení. Zde je nutné podotknout, že hlavní prim hraje a bude hrát vždy řešitel, člověk. Žádná metoda, taktika, teorie ani počítač nenahradí člověka v tvůrčím procesu. Vždy se jednalo a bude jednat o podporu.existuje několik autorských přístupů systémového řešení koncepčně strukturních řešení konstruktivních problémů. Jedním z nejznámějších je škola prof. Hubky. Jako jedna z progresivních cest, jak zprůchodnit úzké hrdlo láhve útvarů konstrukce a to jak při průchodu zakázky firmou, tak při vývojových inovacích a umožnit konstruktérovi např. i efektivní návrhy a výběr optimálních řešení z několika variant, se jeví uplatnění poznatků Engineering Design Science (EDS). EDS je relativně nový vědní obor, rozvíjející se ve světě teprve od čtyřicátých, u nás od šedesátých let minulého století. Po řadě vývojových etap dospěl v posledním desetiletí vývoj poznatků EDS do kvalitativně nové úrovně, kterou lze označit jako podpora znalostmi integrovaného systémového konstruování. Zjednodušeně jej lze přirovnat ke hledání konstrukčního řešení na rámcově doporučené ideální cestě v mapě systematicky uspořádaných a provázaných poznatků z teorie i praxe. Cesta k cíli vede příměji (obr.2). Obr.2 Klady systémového přístupu 3 z 5
Z výše uvedeného vyplývá, že intuitivní a systematické konstruování se mohou velmi dobře doplňovat, z hlediska náročnosti však patří mezi nejobtížnější přístupy (obr.3). Obr.3 Porovnání konstrukčních přístupů Tento systematický přístup však v praxi naráží na bariéry lidských vlastností konstruktérů (obr.4). Ne každý z nich je schopen a ochoten tento přístup chápat a dále hlavně aplikovat při řešení svých konstrukčních problémů. Obr.4 Typy konstruktérů v praxi Je zajímavé, že konstruktéři se sami mezi sebou dokážou začlenit do skupin dle obr. 4 a toto plně respektují. Může a stává se často, že se některý pracovník vypracuje po delším čase do jiné, výše hodnocené skupiny pracovníků, např. z obslužného pracovníka na dotahovače nápadů. Málokdy se stává, že se z takového pracovníka stane systémový pracovník nebo chrlič nápadů. 4 z 5
Konstruktérem člověk je a nebo není. Nic mezi tím. Tento druh práce se nedá naučit pouze zdokonalit. Výchova konstruktéra trvá v dnešní době nejméně 2 roky za předpokladu jistého minima technického nadání a vloh být tvůrčím pracovníkem. Dále pak ochotě předávat znalosti v podniku, kde nastoupil. Jak je to se zaměřením konstruktéra a na který druh práce je vhodný? Universálních konstruktérů, tj. takových kteří jsou schopni konstruovat od vřeteníků přes ochranné kryty až po nosnou soustavu je málo. Odhaduji dle svých zkušeností, že jich je 10 % z celkového počtu pracovníků. S konstruktéry veškerý život firmy stojí anebo padá. Je to velmi důležitý článek hodnototvorného řetězce. Ne ve všech firmách co znám, si toto majitelé a generální ředitelé uvědomují a podle toho s konstruktéry jednají. prof. Dr. ing. Jiří MAREK technický ředitel TOSHULIN 5 z 5