13. Основні принципи художнього конструювання

виробів про­мислового виробництва:

1.     Комплексне, одночасне вирішення утилітарно-функціональних, конструктивно-технологічних, економічних, соціальних і естетичних питань.

2.     Врахування особливостей навколишнього середовища та конкретних умов.

3.     Єдність форми і змісту.

У художньому конструювання найбільш вагомим є вирішення утилітарно-функціональних питань. Будь-який виріб, зроблений людиною, має визначене призначення і виконує відповідну функ­цію. У процесі проектування як форми виробу в цілому, так і окре­мих частин, у першу чергу необхідно прагнути до того, щоб форма виробу максимально відповідала його утилітарно-функціонально­му призначенню.

У сучасній практиці проектування сутність першого принципу можна відобразити лаконічною формулою: користь + зручність + краса. Кожний елемент даної формули являє собою сукупність наступних факторів: «користь» — техніко-економічних; «зруч­ність» — ергономічних; «краса» — естетичних. Тому в процесі ху­дожнього конструювання повноцінний результат оптимального рішення форми виробу є наслідком використання цієї формули. Не можна нехтувати окремими складовими формули на користь ін­ших (наприклад, менше уваги приділяти питанням зручності та функціональності майбутнього виробу, і за рахунок цього спрощу­вати його конструкцію, технологію виготовлення тощо).

Виріб, як об’єкт проектування, повинен відповідати оточуючо­му середовищу і конкретним умовам. Розглянемо декілька при­кладів:

1.     Планування та конструкція автобусів, які призначені для внутрішнього міського та міжміського транспортування (рейсові поїздки на великі відстані), повинні бути зовсім різні. У першому випадку, у конструкції автобуса необхідно забезпечити більш вільні проходи та більшу кількість дверей. У другому випадку, навпаки, необхідно максимальне використання площі під місця для сідання, та наявність одного виходу та одного входу.

2.     Транспортні засоби пересування в умовах півночі та півдня, тобто різних кліматичних умов, повинні мати суттєві конструктивні відмінності, технічні та експлуатаційні характеристики. Тому, на стадії визначення конструкції автобуса та матеріалу для його виготовлення, мають бути враховані температурний режим, кліматичні особливості регіону, в якому буде відбува­тись його експлуатація.

3. Питання, що пов’язані з визначенням кольору для фарбуван­ня промислових приміщень та обладнання, неможливо розв’язати в загальному вигляді, без урахування конкретних умов. Відомо, що визначення кольору інтер’єру залежить від багатьох аспектів, наприклад, характеру промислового проце­су, розмірів та завантаженості промислової площі, освітленос­ті приміщень тощо.

Таким чином, жоден об’єкт проектування неможливо розгляда­ти без урахування умов навколишнього середовища та конкретних умов експлуатації.

Єдність форми і змісту (образність). Цей принцип, з точок зору художньо-естетичних та соціальних вимог до об’єкта проек­тування, є найбільш складним і відповідальним у художньому конструюванні. Наприклад, відомо, що протягом століть фор­мується архітектура різних будинків і споруджень, поєднуючись із їхнім змістом. В історичному процесі розвитку архітектурні форми змінювалися разом із прогресивним розвитком науки, тех­ніки, мистецтва і соціальних умов життя людей. Ці зміни форм і зразків в утилітарних мистецтвах складалися головним чином із появою нових матеріалів і конструкцій, нових соціально-еконо­мічних і побутових умов, під час розвитку продуктивних сил сус­пільства.

Найбільш широко принцип єдності форми та змісту використо­вується в галузі автомобілебудування.

Образ різних типів об’єктів дизайну формується в складному творчому процесі з урахуванням основних принципів, у тому числі і принципу єдності форми та змісту.

14. методи моделювання та конструювання

Проектування – дуже цікавий, творчий і водночас дуже складний процес. Проектування – процесстворенняпроекту,прототипу, прообразу майбутньогооб'єкта, стану. Утехніці– це розробка проектної, конструкторської та іншої технічної документації, призначеної для забезпечення будівництва, створення нових видів та зразків.

У процесі проектування виконуються технічні та економічні розрахунки, схеми, графіки, розробляються пояснювальні записки, кошториси, калькуляції та описи.

Процес (лат.processus – рух) – послідовна зміна предметів і явищ, що відбувається закономірним порядком, сукупність ряду послідовних дій, спрямованих на досягнення певного результату [60].

Об'є́кт (від лат.objectus – предмет) – матеріальний предметпізнанняі практичноговпливуз бокулюдини(суб'єкта); будь-який предметдумки,дослідження, художньоговідображеннятощо [60].

Існує певна відмінність між професійним (у промисловості) і навчальним проектуванням, оскільки вони мають не одну й ту ж мету. Якщо мета професійного проектування – створення серійного високоякісного виробу для промислового виробництва, то основна мета навчального проектування – на прикладі виготовлення будь-якого виробу пройти всі етапи проектного процесу. Такий підхід забезпечує не лише профінформацію і профорієнтацію, а й оволодіння проектним процесом як методом, за допомогою якого можна здійснити перетворення в оточуючому середовищі.

Як засвідчує аналіз відповідні навчально-методичної літератури, процес навчального проектування передбачає таку послідовність операцій:

1) формулювання задуму:

                   ознайомлення з призначенням виробу та вимогами до нього;

                   аналіз конструкції, порівняння з будовою вже існуючих аналогів;

                   вибір варіанта нової конструкції виробу, яку потрібно удосконалити.

2) розробка графічної конструкції:

                  вибір масштабу макету, моделі;

                  визначення розмірів деталей у трьох проекціях креслення;

                  копіювання, ескіз, креслення деталей (із типами з'єднань).

3) створення пошукової конструкції (моделі, макету):

                  розробка послідовності виготовлення виробу (при необхідності – виготовлення шаблонів, технологічної карти);

                  добір матеріалів, з яких будуть виготовлені деталі виробу;

                  виготовлення пошукового макету, моделі;

                  вибір виду оздоблення, колірно-графічного забарвлення.

Професійне проектування виробів умовно можна поділити на такі основні етапи:

1) формулювання задуму (одержання та уточнення умови завдання від замовника). Цей та інший етапи характеризуються загальною роботою творчих фахівців та економістів, технологів, художників-конструкторів, інженерів-конструкторів. У голові конструктора формуються чіткі уявлення щодо загального технічного напрямку конструювання, додаткових технічних вимог, призначення та умов експлуатації пристрою;

2) розробка графічного проекту. Конструктор проводить попередні розрахунки, виконує ескізні варіанти основних частин, загальну компоновку пристрою та вибирає найбільш вдалі варіанти. Проведена робота реалізує технічні вимоги в ескізний вигляд, що дозволяє досягти більш-менш чіткого уявлення про зв'язки між окремими частинами та пристрій у цілому;

3) створення пошукової конструкції (моделі, макету, композиції). Проводиться пошук вдалих поєднань частин схеми, виконується креслення загальних виглядів та креслення складових вузлів пристрою. Як правило, на цьому етапі здійснюється макетування в реальному об'ємі, що дозволяє виявити допущені раніше помилки, оцінити функціональні, технічні, естетичні досягнення;

4) створення виробничого зразка, у процесі якого розробляється робоче креслення деталей і робочі креслення. При цьому встановлюються розміри деталей та їх елементів, розробляється окреме креслення на кожну деталь [53, с. 15].

На нашу думку важливим є питання добору методів пошуку рішень творчих задач. Адже не обов'язково бути геніями, такими, як Леонардо да Вінчі або Едісон, для того, щоб створювати нові прекрасні речі, – кожна освічена людина може опанувати ефективні методи для реалізації творчих задумів.

Будь-який предмет можна розглядати як сукупність систем і підсистем, і ро­зуміння цього дає ключ до швидкого й ефективного подолання проблем, які виникають під час проектування. Більшість систем існують лише тому, що мають так званий зворотній зв'язок.

З’ясуємо етапи проектування.

Моделювання – один із найцікавіших етапів проектування. Завдяки можливостям комп’ютера сьогодні використовуються спеціальні інформаційно-комп’ютерні системи для моделювання й побудови віртуальних моделей, швидкого прототипування, завдяки чому за лічені години „вирощується" нова модель або виріб.

Ідея технічного моделювання з промисловості прийшла і у навчання технологіям. Проте не можна вважати, що технічне моделювання у промисловості та у процесі навчання технологіям збігаються за змістом та завданнями. Хоча технічне моделювання застосовується у багатьох галузях промисловості, лише деяким учням доведеться зустрітися з технічним моделюванням. Проте у цьому процесі поєднуються основні напрямки технічної творчості, оскільки під час технічного моделювання доводиться розв’язувати конструкторські, технологічні та організаційно-економічні завдання. Проте уважно придивившись до процесу виготовлення будь-якої продукції, можна дійти висновку, що й тут відбувається те саме. Правда, якщо під час моделювання доводиться розв’язувати, як правило, творчі завдання, то під час виготовлення звичайної продукції вони можуть мати репродуктивний характер. Крім того, у процесі моделювання робота конструктора і технолога більше пов’язана в організаційному відношенні, що також справляє враження про тісний зв’язок між різними напрямами технічної творчості, ніж у разі виготовлення звичайної продукції.

Для трудового навчання, виходячи з завдань політехнічної освіти, тобто враховуючи необхідність ознайомлення учнів з найхарактернішими і найпоширенішими виробничими процесами, об’єктами та явищами, головним у процесі моделювання є навчання розв’язанню творчих завдань. Серед таких завдань розробку технічної документації на модель, яка опирається на теорію подібності, слід розглядати як вузькопрофесійний процес, яким на практиці займається обмежене коло спеціалістів. Навчання розв’язанню творчих технічних завдань може ґрунтуватись на виготовленні будь-якої продукції і стає можливим за умов забезпечення керівництва діяльністю учнів з боку вчителя. Аналіз досвіду роботи шкіл, досліджень науковців переконують, що технічне моделювання у школі не повинно повторювати за змістом технічне моделювання, яке проводиться у галузі виробництва.

Спираючись на зазначені висновки, розкриємо зміст поняття технічного моделювання у школі. Що досягається в процесі випробування моделей з точки зору завдань трудового навчання? Очевидно, що це демонстрація використання закономірностей та явищ природи у практиці людської діяльності, взаємозв’язок знань учнів з основ наук з їх практичною діяльністю. Це має велике навчальне та виховне значення. Проте, на нашу думку, такий зв’язок не є самоціллю. Дидактичний зв’язок повинен органічно вплітатись у трудову діяльність учнів, яка в процесі технічного моделювання визначається головним чином першими двома етапами, тобто розробкою технічної документації та виготовлення моделі. Тому орієнтуватися доводиться передусім на такі моделі, які є найзручнішими для складання креслень, будови схем технологічного процесу, виготовлення деталей моделі та їх складання. У деяких випадках випробування моделі можна замінити контролем її точності. Це не зменшує навчальної цінності моделювання, якщо при цьому учні ознайомлюються з основами сучасного промислового виробництва.

Отже, вирішальне значення має не об’єкт роботи, а ті завдання, які учні розв’язують у процесі його виготовлення. З цього приводу відомий дослідник І.Д. Коржев зауважує: “...не тільки модель електричного двигуна, а й ручку молотка можна зробити конструктивною темою, якщо поставити перед учнями такі завдання: 1) довжина ручки повинна давати найвигіднішу силу для удару; 2) ручка не повинна висковзувати з рук; 3) молоток не повинен зриватися з ручки [25, с. 64]. Отже, під технічним моделюванням у школі слід розуміти діяльність учнів, пов’язану з виготовленням різних виробів, якщо при цьому виконуються такі основні умови:

1) створення уявлень учнів про основи сучасного промислового виробництва;

2) розвиток конструкторської творчості;

3) засвоєння технологічних знань;

4) формування та закріплення вмінь і удосконалення навичок обробки матеріалів [25, с. 72].

Окреслені умови дають можливість сформулювати вимоги, якими слід керуватися, вибираючи об’єкти моделювання:

1) модель має бути об’єктом, прийнятним з точки зору завдань технологічного навчання;

2) обираючи об’єкти для моделювання, треба враховувати рівень знань учнів з основ наук. Якщо учням належить побачити на прикладі моделі використання на практиці певних природничо-наукових закономірностей та явищ, то їх треба завчасно ознайомити з цими закономірностями та явищами з курсу фізики, хімії тощо;

3) виготовлення моделі повинно супроводжуватись використанням умінь і навичок з обробки матеріалів, яких учні набувають на заняттях у майстерні.

Отже, моделювання – метод дослідження явищ і процесів, що ґрунтується на заміні конкретного об’єкту досліджень (оригіналу) іншим, подібним до нього (моделлю).

Моделювання – одна з основних категорій теорії пізнання, на якій по суті, базується будь-який метод наукового дослідження.

Отже, моделювання у школі за своїми завданнями істотно відрізняється від моделювання в умовах виробництва. Моделювання у школі розглядається як процес навчання дітей читанню і складанню креслень, як процес ознайомлення учнів з елементами конструкторських та технологічних знань і застосування їх на практиці. Очевидно, не потрібно доводити, що при цьому створюються умови для розв’язання учнями завдань конструкторського, технологічного та організаційно-економічного змісту. Отже, у процесі технічного моделювання створюються умови для розвитку технічної творчості учнів. Тому моделювання не повинно обмежуватися однією або двома темами. Моделювання повинно охоплювати увесь період вивчення трудового навчання [38, с. 63-65].

З’ясуємо суть поняття конструювання.

Конструювання – процес створення конструкторомпроектупевного об'єктутехніки[60].

Конструювання полягає у свідомому та цілеспрямованому втіленні винаходів,ідейтапринципів, здійсненні розрахунків на основі знань з прикладних наук, виготовленні креслень та інших діях, що забезпечують досягнення заданих характеристик (якості) об'єкту, що конструюється.

Кінцевим результатом конструювання є проект (найчастіше це комплект креслень та іншої технічної документації), який повинен забезпечувати можливість виготовлення (створення) необхідного об'єкту.

Конструктор – людина (особа), у більшості випадків – інженер, який у результаті процесуконструюваннястворюєпроектпевного об'єктутехніки. Створюваний конструктором (у взаємодії з іншими конструкторами, оскільки майже завжди це є колективний процес) проект (найчастіше це комплект креслень та іншої технічної документації) повинен забезпечувати можливість виготовлення (спорудження)

Проект – сукупність документів, розрахунків, креслень, макетів, моделей тощо, необхідних для зведення споруд, виготовлення машин, приладів. Проект створюється внаслідокпроектуванняу будь-якійгалузі(будівництво,електропостачаннятощо).

З точки зору системного підходу проект може розглядатися як процес переходу з одного (початкового) стану в інший (кінцевий) стан за участі низки обмежень.

З точки зору проектного менеджменту визначення проекту може бути наступним. Проект – це сукупність всіх пов'язаних процесів, що ініціюються та протікають, за допомогою впливу на які, шляхом застосування методів управління, розв'язується завдання досягнення поставленої мети, як проміжної, так і кінцевої, в заданих обмеженнях за часом, матеріальним, фінансовим та іншими ресурсами. При певних допусках щодо унікальності – проект є унікальним. Іншими словами, проект – це сукупність процесів, за допомогою впливу на які розв'язується завдання досягнення мети завдань обмеженнях в ресурсах.

15. Метод аналогії, метод копіювання, метод прототипів, метод оптимального проектування.

Методи аналогії відображають природне прагнення людини до наслідування, тобто до відтворення у виробах особливостей предметів, процесів і явищ оточення, а також розумових здібностей і фізичних можливостей власного організму. Прагнення до встановлення подібності й розбіжності об’єктів живої природи і створюваних людиною знаряд ь праці супроводжує особистість на всіх етапах творчої діяльності. Ще й досі шукають аналогій між літаком та птахом, маніпулятором і рукою людини, кібернетичним пристроєм та людським мозком. Беручи загалом, узагальнені евристичні методи аналогії залежно від специфіки об’єкта наслідування поділяють на два класи: методи наслідування об’єктів неживої природи

з від-творенням пов’язаний метод копіювання. Він передбачає використання стандартних копіювальних пристроїв для багаторазо­вого використання аналогічних рішень, які були знайдені раніше. На цьому принципі базується використання трафаретів, шаблонів, моделей тощо.

Прототип дозволяє нам створювати копії об'єктів, що уже визначені на стадії дизайну (наприклад, список можливих типів зустрічей) або ж визначаються під час виконання програми («п’ятнична вечірка»), таким чином відпадає необхідність заповняти всі елементи об'єкту від «А до Я». Вже створені або визначені екземпляри об'єкту називаються прототипічними екземплярами

Поняття про оптимальне проектування

Проектування будь-якого виробу чи технічного об’єкта пов’язане з розв’язуванням задач пошукового конструювання трьох типів

Задачі першого типу – пошук і вибір найефективнішого фізичного принципу дії об’єкта для конкретних умов роботи

Задачі другого типу – пошук і вибір найраціональнішого технічного рішення для прийнятого фізичного принципу дії

Задачі третього типу – визначення оптимальних значень параметрів прийнятого технічного рішення

Проблема вибору найкращого конструктивного рішення, що складається із задач трьох вказаних типів, розв’язується методами оптимізації.

Дістати оптимальне рішення – це значить вибрати такий варіант конструкції машини, який мав би більші переваги при зведених до мінімуму недоліках, тобто йдеться про вибір ліпшого варіанта, що найбільше задовольняє поставлену мету. Наприклад, машина повинна мати високу надійність та продуктивність при малій масі та малих затратах енергії.

Вибір варіанта передбачає наявність критерію порівняння, що дає змогу зазначити ліпший із наявних варіантів. Критерій порівняння різних варіантів називається критерієм оптимізації. Кожній меті оптимального проектування відповідає певний критерій оптимізації. Наприклад, якщо метою оптимізації деталі або машини в цілому є забезпечення мінімальної маси, то критерієм оптимізації буде маса об’єкта.