Министерство образования Российской Федерации Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) Лоцманенко В.В, Кочегаров Б.Е. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ (ОСНОВЫ) Учебное пособие Рекомендовано Дальневосточным региональным учебно-методическим центром в качестве учебного пособия для студентов специальностей: 170100 «Горные машины и оборудование»; 210200 «Автоматизация технологических процессов» 230300 «Бытовые машины и приборы»; 120100 «Технология машиностроения» вузов региона Владивосток 2004 УДК 363 Лоцманенко В.В., Кочегаров Б.Е. Проектирование и конструирование (основы): Учеб. пособие. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2004. - 96 с. ISBN 5-94073-011-5 Учебное пособие составлено в соответствии с программой курса " Основы конструирования" для студентов механических специальностей. Оно может быть полезно и для инженерно-технических работников. В содержание учебного пособия включены разделы: требования, предъявляемые к изделиям при проектировании; стадии проектирования и конструирования; творческий процесс при конструировании; дизайн, основы и методология; изобретательские задачи и их решение; заключение и приложения. Рецензенты: Будрин С. Б., канд. техн. наук., зав. кафедрой «Эксплуатация перегрузочной техники и основы проектирования машин» МГУ им. адм. Г.И. Невельского. Ковалевский А.Ф., канд. техн. наук., доцент кафедры «Сервис и техническая эксплуатация автомобилей» ВГУЭС. Учебное пособие печатается с оригинал-макета, подготовленного авторами. C Изд-во ДВГТУ, 2004 C Лоцманенко В.В., Кочегаров Б.Е. ISBN 5-94073-011-5 2 ПРЕДИСЛОВИЕ Научно-технический прогресс как один из главных рычагов создания материально-технической базы государства возможен только на основе ускоренного внедрения в производстве достижений науки и техники. Создание эффективных конструкций и методов становится под силу тем инженерно-техническим работникам, которые постоянно повышают уровень своих знаний и совершенствуют свою работу. Инженерный труд по сути его проявления является умственным трудом. Профессиональные знания, лежащие в его основе, даются в высшем учебном заведении. Опыт и навыки приобретаются в практической работе. В « Основных направлениях перестройки высшего и среднего специального образования…..» отмечено, что процесс формирования инженерных кадров должен быть подчинен развитию у них навыков самостоятельного технического творчества, системного анализа технико-экономических проблем, умению находить эффективные решения. Учебное пособие « Проектирование и конструирование. Основы» совместно с другими дисциплинами и различными видами учебной работы имеет целью способствовать реализации приведенного выше директивного указания. Материал учебного пособия многократно апробирован в учебном процессе на кафедре «Основы конструирования». Авторы надеются, что учебное пособие будет полезно и инженернотехническим работникам промышленных предприятий. 3 «Проектирование не следует путать ни с искусством, ни с естественными науками, ни с математикой. Это сложный вид деятельности, в котором успех зависит от правильного сочетания всех этих трех средств познания.» Джонс Дж. К. 1. ВВЕДЕНИЕ Основная задача дисциплины – ознакомить читателя с основными положениями активного конструирования изделий, в том числе машин и механизмов. Активно конструировать – это значит: - конструировать осмысленно, не копируя слепо существующие образцы; выбирать из имеющихся разработанных конструктивных решений наиболее целесообразные в данных условиях; - сочетать различные решения и находить новые, улучшенные; - исходя из наработанного опыта в данной отрасли, непрерывно улучшать показатели машин; - учитывая динамику развития отрасли, создавать изделия с учетом длительного срока их морального не устаревания. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Проект в известном смысле может быть противопоставлен изделию. Проект – это абстракция, а изделие как материальный объект – конкретность. В основе двух различных терминов – проект и изделие – заложен смысл творческой технической деятельности. Проект есть результат умственной деятельности в сфере информации, а изделие это результат деятельности в сфере материальных объектов. Проектирование и конструирование – это деятельность с замыслами, а изготовление и эксплуатация – деятельность с изделиями. Указанные области инженерной деятельности дополняются исследованиями – научными и практическими. Результаты этих исследований приводят к появлению новой информации, т.е. создают новый проект. Проектирование – это поиск научно-обоснованных, технически осуществимых и экономически целесообразных инженерных решений. Результатом проектирования является проект будущего изделия. Проект анализируется, обсуждается, корректируется и принимается как основа для дальнейшей разработки. Конструкция изделия основывается на его проекте. Поэтому проектирование изделия предшествует его конструированию. 4 Конструирование – это создание конкретной, однозначной конструкции изделия. Конструирование опирается на результаты проектирования и уточняет все инженерные решения, принятые при проектировании. Проектирование и конструирование служит одной цели: разработке нового изделия. Это – виды умственной деятельности, когда в уме разработчика создается конкретный мысленный образ. Этот образ подвергается мысленным экспериментам, включающим перестановку составных частей или замену их другими элементами. Одновременно оценивается эффект внесенных изменений, определяется, как эти изменения могут подействовать на конечный результат. Мысленный образ создается в соответствии с общими правилами проектирования и конструирования и в последствии принимает окончательный, технически обоснованный вид. Понятие « ИЗДЕЛИЕ» имеет широкий диапазон значений. По ГОСТу 2.101-68 изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. Установлены следующие виды изделий: детали; - сборочные единицы; - комплексы; - комплекты. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И КОНСТРУИРОВАНИИ Системный подход есть основа системного проектирования. Это – одна из методологий научного познания. Сущность системного подхода к проектированию и конструированию изделий состоит в том, что техническую задачу для части целого рассматривают с учетом всего целого. Изделие как систему можно разделить на подсистемы (Рис. 1.1), которые в свою очередь, можно разложить на элементы. Внешняя среда Система Подсистема Подсистема 1 уровня Подсистема Подсистема 2 уровня .......... Элемент Рис. 1.1. Структура изделия как системы 5 Система – это совокупность элементов, которая обладает такими качествами, которые присущи только системе в целом, но не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности. Система сложная – состоит из большого числа взаимодействующих между собой элементов и выполняет сложные функции. Подсистемы. Любая система допускает разделение ее на конечное число подсистем в зависимости от вида решаемых задач и внутренней сложности системы в целом. В подсистемы обычно выделяют более или менее самостоятельно функционирующие части системы. Элементом называют объект, который при конкретном рассмотрении системы нецелесообразно далее разделять на части. На процесс проектирования и конструирования оказывает также влияние внешняя среда. Под внешней средой применительно к рассматриваемой системе понимают совокупность не входящих в состав системы объектов, взаимодействие с которыми должно учитываться при изучении данной системы. С точки зрения системного подхода следует, что « не машина состоит из деталей, а детали образуют саму машину». ДВИЖУЩИЙ ФАКТОР СОЗДАНИЯ НОВОЙ ТЕХНИКИ Главная движущая сила создания новой техники – потребность. Социальная обязанность инженера сводится к тщательному выявлению и определению потребности. После выявления потребности следует проектирование – первый операционный элемент. Формальное описание потребности составляет основу проектирования технического средства как с точки зрения его функционирования, так и его устройства. В результате проектирования создается основа для конструирования. Конструирование – второй операционный элемент. При этом конструктор исходит из свойств того изделия, которое должно стать техническим средством. За конструированием следует изготовление, операционной основой которого является конструкция. Изделие должно иметь свойства, определенные конструкцией. Процесс создания изделия завершается его эксплуатацией. Готовое изделие передается для эксплуатации. Это последний операционный элемент в процессе удовлетворения потребностей общества. Описанный процесс можно представить схемой (Рис. 1.2): 6 Проектирование Конструирование Изготовление Эксплуатация ПОТРЕБНОСТЬ Рис. 1.2. Схема процесса создания изделия Вполне очевидно, что нет ничего настолько хорошего, что не могло бы быть лучше. Совершенствование конструкций изделий – это выход за пределы конструкторского опыта. Конструирование – не наука, а опыт. Экономические потребности определяют направления социально- технической деятельности. Удовлетворение потребностей – открытая книга: может постоянно дополняться и корректироваться. 2. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ИЗДЕЛИЯМ Требования, предъявляемые к изделиям, можно классифицировать следующим образом (Рис. 2.1): Требования, предъявляемыек изделиям Эксплуатационные Социальные Экономические Технологические Производственные Рис. 2.1. Классификация требований, предъявляемых к изделиям 2.1. Эксплуатационные требования Эксплуатационные требования, в свою очередь, классифицируются следующим образом (Рис.2.2): 7 Эксплуатационные требования Соответствие целевому назначению Прочность и жесткость Защита от перегрузки Износоустойчивость и долговечность Надежность Рис. 2.2. Классификация эксплуатационных требований Соответствие целевому назначению. Целевое назначение изделия и объем выполняемых им функций определяется при проектировании с учетом требований наименьшей стоимости и экономичности при эксплуатации. В изделии не должно быть неиспользуемых или редко используемых органов. Прочность и жесткость всего изделия определяется прочностью и жесткостью его отдельных деталей. Прочность детали характеризуется рабочим напряжением, возникающим в материале детали при действии нагрузки. Рабочее напряжение не должно превышать допускаемое. Условие прочности имеет вид: σ= где P − нагрузка, F − площадь. P ≤ [σ ] , F Жесткость детали характеризуется величиной деформации детали под действием нагрузки. Если деформируются ось или вал, то их жесткость характеризуется стрелой прогиба (Рис. 2.3). а) б) в) f Рис. 2.3. Схемы:а) вала; б) оси; в) стрелы прогиба 8 Условие жесткости записывается в виде выражения: f ≤ f max . Износоустойчивость и долговечность. Оба эти качества характеризуют надежность изделия при эксплуатации, увеличивая или сокращая срок его службы. Пренебрежение этими требованиями приводит к тому, что на ремонт изделия, находящегося в эксплуатации, затрачивается средств больше, чем на изготовление нового такого же изделия. Защита от перегрузки. Изделие в процессе работы может испытывать дополнительные нагрузки на отдельные звенья. При этом напряжение в материале этих звеньев может превысить допускаемое. В итоге возможна поломка звеньев. Конструктор обязан учесть эти обстоятельства и предусматривать предохранительные устройства. Надежность при эксплуатации – это работа изделия без перебоев, неполадок и аварий в течение длительного времени. Надежность достигается правильным решением вопросов при проектировании изделия, связанных с прочностью, жесткостью, а иногда и виброустойчивостью. Остановимся на физической сущности надежности изделий более подробно. Свойства материалов изменяются не только со временем работы изделия, но и в зависимости от условий, в которых приходится работать изделию. Материал изменяет свои свойства, как во время работы изделия, так и находясь в состоянии хранения или резерва. На материал воздействуют атмосфера, собственный вес, различного рода агрессивные примеси. Со временем происходит изменение молекулярной структуры материала. В механических системах дополнительное влияние оказывают и микроскопические трещины материала. Эти трещины под действием механических, тепловых, электрических и иных усилий развиваются и могут привести к остановке изделия. Даже самые совершенные проектные технические характеристики изделия – это необходимое, но еще недостаточное условие высокого качества этого изделия. Все проектные характеристики и параметры изделия – это лишь его технические возможности. Надежность изделия определяется его способностью сохранять свои проектные характеристики во времени, в процессе эксплуатации. В этом и состоит физическая сущность надежности изделия. Надежность любого технического средства зависит не только от качества выполнения его узлов и деталей, но и от их количества. С точки зрения надежности рассматривается два вида соединений элементов изделия (Рис. 2.4) – последовательное и параллельное. 9 а) б) Рис. 2.4. Соединения элементов изделия: а) последовательное; б) параллельное Последовательным называется соединение, при котором поломка хотя бы одного элемента приводит к нарушению работоспособности всего устройства. Параллельным называется соединение, при котором изделие выйдет из строя только после поломки параллельно соединенных ( дублирующих) элементов. Применение параллельного соединения ( резервирование) – важное средство повышения надежности изделия. До сравнительно недавнего времени надежность изделия лишь подразумевалась, но не поддавалась количественному расчету ее параметров. Срабатывали лишь интуиция конструктора и технолога. О действительной надежности изделия узнавали только после начала его эксплуатации. В настоящее время понятие « надежность» устанавливается ГОСТом 1337-67 « НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ. ТЕРМИНЫ». В соответствии с ГОСТом надежность определяется, как свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. В это определение надежности входят три важных элемента: - выполнение изделием заданных функций; - время, в течение которого должно быть обеспечено выполнение этих функций; - условия эксплуатации, в которых может быть обеспечено выполнение этих функций. Основными свойствами, характеризующими надежность, являются: - безотказность – свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов; 10 - долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта; - условия эксплуатации изделия. В зависимости от назначения изделий на первый план при оценке их надежности выдвигается либо безотказность ( например, детали самолета), либо долговечность (например, детали рабочих машин). С точки зрения требований надежности, считается, что любое изделие может находиться в одном из трех состояний: - быть работоспособным; - быть неработоспособным; - быть в предельном состоянии. Работоспособное изделие соответствует требованиям нормативнотехнической документации и способно выполнять заданные функции. Неработоспособное изделие – это состояние изделия, при котором тот или иной его параметр не удовлетворяет хотя бы одному из заданных требований. Событие, с которым связано нарушение работоспособности изделия, называется отказом. Отказ является основным понятием науки о надежности. Правильное понимание сущности отказов, их причин, возможных последствий и способов борьбы с ними является главным условием для решения всех практических вопросов по обеспечению надежности. Отказы элементов изделий происходят мгновенно и постепенно. Мгновенные отказы чаще всего проявляются в виде поломок деталей. Мгновенная потеря работоспособности является устранимой путем улучшения конструкции изделия, повышения качества изготовления, соблюдения правил технической эксплуатации. Постепенная потеря работоспособности изделий происходит в результате их внутреннего или внешнего изнашивания. Внутренний износ – это результат накопления усталостных повреждений материала деталей, приводящих к образованию усталостных трещин. Внешний износ – это результат действия сил трения, а также внешней среды. Внешний износ проявляется в виде изменения зазоров в сопряжениях, в виде изменения структуры и качества поверхностей трения, коррозии деталей и других повреждений. Таким образом, износ – это сопровождающий трение процесс. Износ можно подразделить на: - абсолютный износ – это износ, выраженный в единицах длины, объема или веса; - линейный износ – это износ, определяемый изменением размера по нормали к поверхности трения; 11 - объемный износ – износ, определяемый изменением объема; - весовой износ – износ определяемый изменением веса; - местный износ – линейный износ на отдельном участке поверхности трения. Имеют место понятия « Интенсивность износа» , « Скорость износа», «Износостойкость». Интенсивность износа - есть отношение абсолютного износа детали к пройденному пути трения. Для измерения интенсивности износа может иметь место другой критерий: для автомобилей – количество километров пробега, для тракторов – количество гектаров пахоты. Скорость износа – это отношение абсолютного износа детали ко времени, в течение которого происходило испытание на износ. Износостойкость – это свойство детали, материала или сопряженных деталей оказывать сопротивление износу в определенных условиях или при испытаниях. При современном уровне развития науки и техники постепенная потеря работоспособности изделий и их элементов является неустранимым процессом. Предельное состояние объекта – это такое состояние, при котором его дальнейшее использование по назначению недопустимо или нецелесообразно. После наступления предельного состояния изделие можно списать или направить в капитальный ремонт. Предельное состояние может наступить в результате физического или морального изнашивания изделия. 2.2. СОЦИАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ Социальные требования можно классифицировать следующим образом (Рис. 2.5): Социальные требования Безопасность обслуживания Удобство обслуживания Условия обслуживания Рис. 2.5. Классификация социальных требований Безопасность обслуживания – это ограждение открытых движущихся частей изделия, применение блокировочных устройств. Удобство обслуживания – это простота и удобство управления изделий без значительных затрат физического труда. 12 Условия обслуживания – это такая обстановка на производстве, которая способствует повышению технического уровня работающих и удовлетворению их культурных и эстетических потребностей. Пропорциональность частей и плавность очертаний изделия, его должная отделка и окраска, уверенность рабочего в безопасности работы, возможность снижения внимания при обслуживании изделия – все это улучшает условия труда и способствует повышению его производительности. 2.3. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ Экономические требования классифицируются следующим образом (Рис. 2.6): Экономические требования Коэффициент полезного действия (КПД) Эксплуатационная экономичность Себестоимость изготовления изделия Рис. 2.6. Схема классификации экономических требований Машины (изделия) по характеру рабочего процесса и назначению подразделяются на три класса (Рис. 2.7). Машина Машина двигатель Машина преобразователь Машина - орудие (рабочая машина) Рис. 2.7. Схема классификации машин I класс. Машины – двигатели ( двигатели внутреннего сгорания, турбины и др.). II класс. Машины – преобразователи. Преобразуют механическую энергию в другой вид энергии. III класс. Машины – орудия (рабочие машины). Используют энергию, полученную от машины-двигателя для выполнения того или иного технологического процесса, связанного с изменением состояния и формы обрабатываемого объекта ( например, металлообрабатывающие станки). Сюда же от- 13 носятся машины для выполнения транспортных операций и машины, частично заменяющие интеллектуальную деятельность человека (например, ЭВМ). Существует два рода экономических требований к машине: - к себестоимости изготовления машины; - к процессу эксплуатации изготовленной машины. Экономическая эффективность машины к эксплуатации зависит от величины КПД и эксплуатационной экономичности. Первым экономическим требованием является коэффициент полезного действия, его можно классифицировать следующим образом (Рис. 2.8): Коэффициент полезного действия Рабочие машины (машины-орудия) Тепловые машины (машины-двигатели) Термический КПД Энергетический (эксплуатационный КПД) Механический КПД Рис. 2.8. Схема классификации КПД В машинах-двигателях ( тепловых машинах) должен быть наибольшим термический КПД. Он связан с преобразованием тепловой энергии в механическую работу. При этом полученная работа должна быть в максимальной степени полезной, т.е. двигатель должен иметь наибольший механический КПД. В рабочих машинах и машинах-орудиях подводимая от двигателя мощность должна быть использована полезно наиболее полно, т.е. должен быть получен наибольший энергетический или что тоже самое – наибольший эксплуатационный КПД машины. Механический и энергетический КПД характеризуют также потерю мощности на преодоление вредных сопротивлений, возникающих при работе машины. Вредные сопротивления в машине связаны главным образом с работой сил трения в кинематических парах. Силы трения приближенно пропорциональны действующим нагрузкам. Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом трения. В современных быстроходных машинах затраты мощности на преодоление вредных сопротивлений могут быть значительными. Существуют некоторые рекомендации для снижения потерь мощности на трение: 14 1. Замена подшипников скольжения подшипниками качения даже в механизмах с возвратно-поступательным движением звеньев. 2. Минимальное количество звеньев в машине. 3. По возможности снижать потери на разбрызгивание и перемешивание масла в масляных ваннах быстродвижущимися звеньями. 4. В местах выхода валов из корпусов использование лабиринтных уплотнений, в которых практически отсутствует трение скольжения. Эксплуатационная экономичность ( Э.Э.) – это оценка эффективности изделия по количественным показателям: Э.Э. = А – В , где А – стоимость продукции, выработанной в единицу времени на данном изделии; В – сумма производственных затрат с накладными расходами на обслуживание изделия в единицу времени. Данное изделие оценивается еще и с качественной стороны ( условия обслуживания, качество изготовления). С точки зрения завода-изготовителя, чем проще изделие, тем лучше: легче, дешевле и быстрее его можно изготовить. Однако конструктор не должен ориентироваться только на интересы завода-изготовителя. Важнейший показатель машин-орудий и рабочих машин – это себестоимость продукции, изготовленной с использованием машины. Затраты труда, материальных и денежных средств при производстве продукта выражаются в себестоимости этого продукта. При реализации продукта оперируют понятием стоимости или цены продукта. Так как предприятие должно иметь прибыль от реализации продукта, то, очевидно, что стоимость продукта должна быть больше его себестоимости, т.е. должно выполняться соотношение себестоимость <1 цена Сопоставление себестоимости продукции с ее стоимостью, выраженной в ценах, определяет рентабельность предприятия. При конструировании изделия конструктор должен учитывать процесс образования его себестоимости во взаимосвязи с процессом производства. Себестоимость продукции – качественный важнейший показатель хозяйственно-производственной деятельности предприятия. В себестоимость продукции в виде накладных расходов входит стоимость конструирования изделия. 15 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ НОВОГО ИЗДЕЛИЯ Введем следующие обозначения: n1 − количество конструкторов, занятых в конструировании; нала; n2 − количество человек обслуживающего персонала; B1 − месячный заработок конструктора; B2 − месячный заработок одного человека из обслуживающего персоa − продолжительность конструирования (месяцы); q% − накладные расходы. Тогда стоимость конструирования можно рассчитать по формуле: q C = (n1B1 + n2 B2 )+ (n1B1 + n2 B2 )a 100 . 2.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ Технологические требования связаны с процессом производства и диктуются эксплуатационными и экономическими требованиями. Их можно классифицировать следующим образом (Рис. 2.9.): Технологические требования Снижение трудоемкости сборки Удобство разборки, транспортировки, монтажа и ремонта изделия Рис. 2.9. Схема классификации технологических требований К изделию в целом предъявляются главным образом следующие требования: - минимальная трудоемкость сборки; - удобство разборки и ремонта, транспортирования и монтажа на месте установки. 16 Применительно ко второму пункту может иметь место и другой подход: изделие создается на вполне определенный срок эксплуатации. При этом ни ремонт, ни разборка не предусматриваются. Вполне конкретные требования предъявляются и к деталям изделий при конструировании: - удобство обработки (простые геометрические формы); - соответствие форм деталей масштабам выпуска и применяемому оборудованию; - минимально возможные припуски под обработку; - рациональное назначение точности изготовления и шероховатости поверхностей; - унификация деталей. Снижение трудоемкости сборки. Трудоемкость обработки деталей в процессе развития машиностроения снижается быстрее, чем трудоемкость сборки изделия. Сборочные работы труднее поддаются механизации и автоматизации и выполняются часто высококвалифицированными рабочими. Особенно высока трудоемкость сборки в индивидуальном производстве (изза не окупаемости сборочных приспособлений). Удобство разборки, транспортировки, монтажа и ремонта изделия. Готовое изделие должно быть доставлено к месту назначения. Перевозка крупных изделий требует согласования размеров изделия или даже отдельных частей его с железнодорожными габаритами, главным образом по высоте и ширине габарита. Разделение изделия на узлы и даже детали, диктуется в том числе и его упаковкой для обеспечения перевозки. Разборка и сборка изделия при ремонте должна быть простой и удобной при минимальной стоимости ремонта. Производственные требования. Главное требование – конструкция изделия должна соответствовать оборудованию и производственным возможностям завода-изготовителя. 3. СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ Стадии проектирования и конструирования изделий представлены на рисунке (Рис. 3.1.): Стадии проектирования и конструирования изделий Техническое задание Техническое предложение Эскизный проект Технический проект Рис. 3.1. Стадии проектирования и конструирования 17 Рабочий проект 3.1. Содержание проектных и конструкторских работ Техническое задание. Первичным основополагающим документом для конструктора при разработке нового изделия является техническое задание. Оно определяет основные направления разработки: конструкцию и принцип работы будущего изделия. Техническое задание является начальным этапом работ и составляется на все их виды. В техническом задании оговариваются этапы работы и сроки выполнения каждого этапа. При разработке технического задания используются следующие информационные материалы: - научно-техническая информация; - патентная информация; - характеристика рынка сбыта; - характеристика производства, на котором изделие будет изготавливаться. Сюда входят: технологическая оснащенность, квалификация кадров, технологическая дисциплина, уровень организации труда и др. При разработке технического задания от разработчика требуется больше эрудиции и творческих поисков, чем при непосредственном конструировании изделия. При разработке технического задания на особо сложные изделия предварительно разрабатывается т.н. аванпроект. Он позволяет более глубоко предварительно проработать комплекс вопросов, определяющих необходимость и целесообразность создания такого изделия. Аванпроект разрабатывают на продукцию машиностроения и приборостроения, имеющую важнейшее значение для государства. Разработка аванпроекта должна гарантировать возможность создания продукции, отвечающей по своим техникоэкономическим показателям высшему мировому уровню на момент ее создания. Разработанный аванпроект подвергают экспертизе техникоэкономических показателей. Результаты экспертизы оформляют экспертным заключением. При положительных результатах аванпроект рекомендуется к утверждению. Техническое предложение. Техническое предложение разрабатывается в том случае, если это предусматривается техническим заданием. Объем и цель разработки технического предложения – выявление дополнительных или уточнение существующих требований к изделию. Оно является ответом проектировщика на задачи, требования и ограничения, поставленные в техническом задании. Таким образом, разработка технического предложения – это начало конструирования изделия. Эскизный проект. Эскизный проект разрабатывается только, если этого требует техническое задание. В эскизном проекте конструктивно прорабатывается оптимальный вариант принципиальных конструкторских решений, дающих общее представление об устройстве и принципах работы будущего 18 изделия. В эскизном проекте подтверждаются или уточняются требования к изделию, установленные техническим заданием и техническим предложением. Если при разработке эскизного проекта возникают сомнения в принципах работы отдельных узлов и механизмов, то принимается решение об изготовлении и испытании макетов этих узлов и механизмов. Технический проект. Технический проект предшествует разработке рабочей документации изделия ( рабочих чертежей). В связи с этим он должен наиболее полно определять разрабатываемое изделие и содержать окончательный технико-экономический расчет. Технический проект содержит технические решения и данные, достаточные для полного представления об изделии и принципах его работы. В техническом проекте окончательно решаются все вопросы по обеспечению хорошего технического уровня нового изделия как в процессе изготовления, сборки и испытаний, так и в процессе эксплуатации. Технический проект – это совокупность конструкторских документов, содержащих данные для разработки рабочей конструкторской документации. Рабочий проект (рабочая документация). Проектные стадии, на которых разрабатывается проектная документация, служат подготовкой к разработке рабочей документации, по которой будет изготовлено изделие. Рабочая конструкторская документация разрабатывается для изготовления опытного образца установленных серий или серийного производства. На этой стадии рассматриваются не принципиальные конструкторские решения (они рассмотрены на предыдущих стадиях), а вопросы конструкторских и технологических разработок оригинальных деталей. Разработка рабочей документации непосредственно связана с технической подготовкой производства изделия. Рабочий проект наиболее продолжителен и требует наибольших затрат времени и средств. При создании нового изделия наличие первых 4-х стадий проектирования и конструирования в принципе необязательно. Ими руководствуются в зависимости от новизны и сложности разрабатываемого изделия и программ выпуска. Для простых изделий единичного производства разработка ведется обычно в одной стадии: техно-рабочий проект. В таком проекте проектная документация ограничивается только рабочим проектом. КРАТКИЙ ПЕРЕЧЕНЬ РАБОТ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ В ПРОЦЕССЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ Определение точного целевого назначения изделия. Это первая задача конструктора. Для рабочих машин и машин-орудий целевое назначение определяется из технологического задания, а для машин-двигателей – по эксплуатационному заданию. 19 На основе технологического или эксплуатационного задания разрабатывается кинематическая или принципиальная схема изделия. Кинематическая схема изделия. Она в значительной степени определяет конструкцию и вес основных деталей, а также экономичность изделия в производстве. Задача конструктора – подбор таких кинематических цепей, которые содержали бы минимальное количество звеньев. Конструктор, выбирая тот или иной механизм, опирается, прежде всего, на опыт конструирования и общие положения науки о механизмах. Кинематические схемы наиболее сложны у рабочих машин. Кинематические схемы таких машин принято делить на следующие основные части: - исполнительные механизмы, одно или несколько звеньев которых связаны с рабочими органами; - трансмиссионные механизмы для передачи движения и мощности от двигателя к ведущему звену исполнительного механизма; - прочие механизмы ( управления, блокировки, регулирования, контроля и т.п.). Закон движения рабочего звена в рабочих машинах зависит от поставленной технологической задачи и может быть реализован механизмами с различными кинематическими схемами. Разрабатываются, поэтому, несколько вариантов кинематических схем, из которых после соответствующего анализа (надежности, экономичности и т.п.) выбирается одна из них. Определение усилий и действующих нагрузок. Чем точнее определены нагрузки, действующие в изделии, тем точнее можно определить усилия на отдельные детали и в итоге – их минимально необходимые размеры ) от веса деталей зависят металлоемкость и вес изделия). Выбор материалов и определение размеров деталей. Выбор материала и определение размеров деталей обусловлены эксплуатационными и экономическими требованиями. С эксплуатационной точки зрения качество материала и размеры деталей должны обеспечить эксплуатационную надежность изделия вне зависимости от его веса. С экономической точки зрения в рационально сконструированном изделии физические свойства материалов должны быть использованы наиболее полно для получения требуемой прочности и жесткости при минимальном весе. Размеры деталей при одной и той же нагрузке зависят от качества материала и принятых запасов прочности. Вес и себестоимость деталей зависят от их размеров. Эксплуатационная надежность детали достигается только при точном расчете ее на прочность (или выносливость) и износ. Силовой расчет заключается в определении сил, действующих на изделие. При этом составляется расчетная схема нагружения изделия с последующим расчетом деталей на прочность. Силовой расчет производится двумя способами: 20 - расчет по силам или моментом сил, приложенным к рабочему органу изделия; - расчет на основе предварительно определенной мощности привода. В первом случае исходят из расчетных или опытных данных об усилиях, возникающих на рабочем звене во время технологического процесса. На основе этих данных определяются крутящий момент на ведущем звене и мощность двигателя. Во втором случае определяется усилие на рабочем органе по крутящему моменту на ведущем звене. Компоновка изделия. Компоновка в значительной мере влияет на металлоемкость и вес изделия. Получив расчетные размеры основных изделий ( валы, оси, зубчатые колеса и т.д.), приступают к компоновке общих видов изделия. Иногда размеры отдельных деталей устанавливают, исходя из конструктивных соображений. Общих правил рациональной компоновки изделий не существует. Удачная компоновка зависит от способностей, опыта, изобретательности и общей подготовленности конструктора. При конструировании крупных изделий предусматривается их разделение на узлы. Это позволяет вести параллельную сборку, производить обкатку, регулирование и испытание каждого узла в отдельности. При этом следует помнить, что стыки между узлами в изделии снижают жесткость и виброустойчивость конструкции. Вопрос о применении моноблочной или составленной из отдельных блоков конструкции решается с учетом преимуществ и недостатков каждой из них. Определение веса и себестоимости изделия. Проектный вес и проектная себестоимость изделия являются одними из основных его техникоэкономических показателей. Общая компоновка изделия позволяет ориентировочно оценить его вес. Конструктор уже при конструировании изделия должен наметить предельные значения его основных показателей. Лучшие из них достигаются последовательным приближением к все более и более совершенной конструкции. Однако более короткий путь решения поставленной задачи имеет место, если исходить из опыта мирового машиностроения на основе изучения хорошо отработанных подобных конструкций в данных статистики. Вес изделия должен соответствовать эксплуатационным требованиям. Так вес кузнечных машин, работающих с ударами, должен быть достаточным для поглощения ударных нагрузок. Однако утяжеление должно быть только в пределах необходимого. Вес и жесткость металлорежущих станков должны быть достаточными для противодействия возникающим в процессе резания металла колебаниям системы «станок – приспособление – инструмент – деталь» (системы СПИД). 21 Для транспортных машин требуется наибольший вес при достаточной прочности. В большинстве случаев вопрос оптимального веса изделия решается на основе опыта эксплуатации и путем сравнения с показателями по весу хорошо выполненных аналогичных изделий. Проектная себестоимость изделия определяется по его проектному весу после общей компоновки. При этом используются специальные ценники и прейскуранты. Величина себестоимости, полученная при техническом конструировании, должна уточняться. По окончании конструирования конструктор должен иметь полное представление о себестоимости будущего изделия. Экономическая эффективность изделий в эксплуатации. Эта эффективность зависит от двух факторов: энергетического КПД и эксплуатационной экономичности изделия. При низком расчетном КПД не исключается пересмотр разработанной кинематической схемы. Эксплуатационная экономичность и ее расчет рассмотрены ниже. Конструирование общих видов узлов. Как этап конструирования оно ведется на основе общей компоновки изделия, принятого разделения конструкции на узлы, принятых по расчету размеров ответственных деталей. В процессе конструирования возможно появление новых решений конструкций узлов. При конструировании узлов достаточно четко выявляются конструктивные формы отдельных деталей. Проверочные расчеты. Такие расчеты деталей производятся только в случаях изменения их размеров, ранее полученных расчетом. С изменением размеров деталей изменяются условия их работы в конструкции и, следовательно, изменяются рабочие напряжения в материале деталей. Если при этом новые размеры деталей получаются меньше по сравнению с расчетными, то при проверочном расчете деталей по новым размерам проверяется запас прочности их материала. Если же новые размеры деталей при изменении получаются больше по сравнению с расчетными, то проверочный расчет предусматривает замену материала деталей на материал повышенного качества с целью сохранения прежних размеров. Конструирование общего вида изделия производится после вычерчивания узлов и увязки сопрягаемых мест. При этом иногда выявляются неточности в местах сопряжения узлов. Таких неточностей тем меньше, чем тщательнее выполнена предварительная проработка конструкции изделия. Расчет размерных цепей производится при деталировке узлов для обеспечения взаимозаменяемости деталей, их правильной сборки, при которой обеспечивались бы требуемые зазоры и натяги в сопряжениях деталей. Расчет размерных цепей позволяет правильно определить размеры деталей с учетом допусков. 22 Необоснованное назначение допусков на размеры приводят к необходимости ручной пригонки, неоднократному монтажу и демонтажу узлов. Разработка рабочих чертежей деталей производится только для оригинальных деталей ( чертежи гостированных деталей не выполняются). Первыми разрабатываются внутренние детали узла, затем – детали корпуса, облегающего узел. После определения формы и размеров деталей подсчитывается их чистый вес (по таблицам). В себестоимость изготовленной детали входят: - заработная плата конструктора и накладные расходы; - стоимость материала детали (себестоимость заготовки детали; - дополнительные расходы, связанные с изготовлением детали ( зарплата рабочего, стоимость станочной оснастки, амортизация оборудования и т.п.). Рационально сконструированная деталь, равно как и изделие в целом, это такая деталь, которая удовлетворяет всем эксплуатационным требованиям и изготавливается при минимальной себестоимости. Технологический контроль должны проходить все изготовленные рабочие чертежи. Наиболее правильный способ такого контроля – непрерывный просмотр ведущим технологом готовых рабочих чертежей до их тиражирования. Замечания и указания технолога должны быть учтены конструктором. В случае необходимости для консультации привлекаются технологи по видам обработки деталей. Нормализационный контроль производится специалистом – нормоконтролером. Цель контроля – обеспечения соответствия рабочих чертежей стандартам и нормалям в том числе и заводским. Отступление при конструировании от стандартов и нормалей затрудняет изготовление изделия, усложняет ход производственного процесса, усложняет производство. В ряде случаев дополнительно могут производиться вычерчивание контрольно-сборочных чертежей узлов, их нормализованный контроль, уточнение общих видов изделия. Заканчивается конструирование определением степени совершенства изделия с точек зрения производственной и технологической и устанавливаются необходимых для изделия технико-экономические показатели. Если некоторые из этих показателей выходят за установленные практикой или расчетом пределы, то возможен частичный и даже полный пересмотр конструкции изделия. Последним шагом при конструировании является соответствие технической документации по эксплуатации и обслуживанию изделия. Подытоживая сказанное, основные шаги при расчете и конструировании детали представим в виде схемы (Рис. 3.2): 23 Уточнение заданных внешних нагрузок Составление расчетной схемы Выбор материала Назначение допускаемых напряжений Расчет прочных размеров Вычерчивание детали в сборочной единице Назначение предельных отклонени1 формы и размеров Назначение шероховатостей поверхностей Выполнение рабочего чертежа детали Рис. 3.2. Шаги при расчете и конструировании детали Внешние нагрузки. К ним относятся: - сосредоточенные силы P и моменты сил M (Рис. 3.3, а); - распределенные удельные нагрузки по поверхности p ( кгс/мм2) и по линии q (кгс/мм) (Рис. 3.3, б). а) Р б) M q Рис. 3.3. Внешние силы : а)сосредоточенные силы и моменты сил; б) распределенные удельные нагрузки по поверхности 24 К внешним силовым факторам (Рис. 3.4) относятся: - нормальная к плоскости сечения сила N , которая вызывает в сечениях детали нормальные напряжения растяжения ( σ ) или напряжения сжатия ( σ p сж ); - действующая в плоскости сечения поперечная сила Q , которая вызывает в этой плоскости касательные напряжения среза (τ ); ср - изгибающий момент Ми относительно одной из осей, лежащи1 в плоскости сечения и вызывающий в ней нормальные напряжения изгиба (σ ); и - крутящий момент М кр относительно оси, перпендикулярной плос- кости сечения, вызывающий в сечении касательные напряжения кручения (τ ). кр Q [τ ср ] х х N М кр [τ кр] М ux [σu] [σ р,σ сж] Рис. 3.4. Внешние силовые факторы Напряжения по своему виду классифицируются: на простые (в сечении действует один силовой фактор) и сложные ( в сечении действует несколько силовых факторов. Детали в работающем изделии испытывают постоянно действующие нагрузки ( статическое нагружение) и нагрузки, действующие переменно (циклическое нагружение). В связи с разным характером нагружения расчет деталей на прочность также различается. Это различие, однако, практически заключается только в выборе допускаемых напряжений. Статическое нагружение деталей (Рис. 3.5.). Допускаемое напряжение σ , τ составляет какую-то часть соответствующего предельного напряжения. В качестве предельных напряжений принимаются: [ ][ ] 25 - предел текучести σ т − для незакаленных сталей; - предел прочности σ в − для закаленных сталей и хрупких материалов (например, для серого чугуна). σ τ const t 0 Рис. 3.5. Напряжения при статическом нагружении деталей Циклическое ( переменное) нагружение деталей. Напряжения, возникающие в деталях при циклическом нагружении, не остаются постоянными. Они изменяются по одному из трех законов (Рис. 3.6): симметричному, ассиметричному, отнулевому. Расчет деталей на прочность при циклической нагрузке называют расчетом на усталость или расчетом на выносливость. Наибольшее по абсолютному значению напряжение цикла, при котором еще не происходит усталостного разрушения детали, называют пределом усталости или пределом выносливости. Наибольшее число циклов нагружения детали при расчете на усталость назначают, исходя из длительности работы детали в изделии. Обычно число циклов принимают равным 107….108. Основная динамическая характеристика материала детали при расчете на усталость – предел усталости при изгибе с симметричным циклом: σ −1 . Необходимо отметить, что отдельные детали рассчитываются на усталость даже при статическом нагружении, например, валы (в отличие от осей). После тщательного изучения технического задания на конструирование изделия следует внимательно ознакомиться с чертежами ( если таковые имеются) и натурными образцами изделий, аналогичных создаваемому. При этом не следует искать среди существующих объект, точно соответствующий техническому заданию задача заключается не в том, чтобы найти образец и полностью перенести его в проект, а в том, чтобы ознакомиться с существующими конструкциями, критически оценит их достоинства и недостатки, отобрать лучшие конструктивные решения отдельных узлов и затем использовать их при выполнении проекта. 26 σ τ а) R =−1 σ σ σ max 0 τ б) σ max t t 0 σ min σ min σ τ в) R =0 σ σ max t 0 σ min =0 Рис. 3.6. Напряжения при циклическом нагружении деталей: а) симметричном цикл; б) ассиметричный цикл; в) отнулевой цикл; σ − напряжение; t − время цикла; R = σ min − коэффициент ассиметрии σ σ max 3.2. Ошибки при конструировании Носителями информации об изделии являются чертежи. Они содержат сведения о конструкции изделия, его размерах, материалах и в известной степени – о технологии изготовления. Чертежи обеспечивают конкретное и однозначное изготовление деталей. Сведения, заложенные в чертежах, являются обязательными для исполнения. Только безошибочное выполнение чертежа обеспечивает изготовление годной для эксплуатации детали. Статистический анализ неисправностей машин показывает, что до 90% таких неисправностей связаны с ошибками при конструировании и изготовлении. Часть ошибок обнаруживается уже в процессе изготовления и испытаний опытного образца, другая часть – в процессе эксплуатации изделия. Отказы при эксплуатации изделия сокращают его межремонтный период или ресурс его работы в целом. 27 Причины возникновения ошибок заложены в сущности процесса самого конструирования. Творческий процесс конструирования – это процесс в воображении конструктора. Используя данные технического задания, информационных материалов и практического опыта, конструктор создает мысленный образ изделия, который посредством чертежей приобретает реальные черты. При переходе от мысленного ( идеального) образа изделия к его реальному воплощению конструктору приходится считаться с целым рядом требований и ограничений. Эти факторы часто противоречивы и не позволяют создать тот реальный образ изделия, к которому стремился конструктор. Удаление реального качества изделия от мнимой идеальной конструкции (эталона) служит критерием совершенства реальной конструкции. Если удаление больше, чем средний инженерно-технический уровень времени создания конструкции, то конструкцию можно считать ошибочной. Ошибка конструирования – это отклонение результата проектирования и конструирования от принятых норм, заложенных в технических условиях и ограничениях, отклонение от эталона или объективного закона существующего в природе. Различают ошибки конструирования явные (очевидные) и скрытые. Явные ошибки обнаруживаются при сравнении конструкции изделия с эталоном, при контроле технической документации. К явным ошибкам относят ошибки размерных цепей и расчета на прочность; отклонения параметров, таких, как силы, скорости, давления и т.п. Скрытые ошибки имеют место, как правило, в новых разработках, в которых применяется еще не проверенный практикой принцип работы изделия или отсутствует достаточное количество информации для внедрения уже известного принципа. Скрытые ошибки выявляются, как правило, экспериментально, при испытаниях опытного образца изделия. Ошибки в конструкторской документации делятся на три группы. В каждую группу входят несколько отнесенных к этой группе ошибок. ГРУППА 1. 1. Ошибки, вызванные неверным направлением разработки изделия. Такие ошибки уже заложены в техническом задании на проектирование. 2. Ошибки в функции применения проектируемого изделия. 3. Ошибки в выборе материала. 4. Ошибки в выборе формы деталей. 5. Ошибки в оценке психологических и социальных сторон нового изделия. Конструкция должна следовать новым требованиям эксплуатации, учитывать требования моды, желания человека, соответствие окружающей среде и др. 6. Ошибки эстетического характера и соответствия изделия требованиям техники безопасности. ГРУППА 2. 28 1. Ошибки в расчетах на прочность. 2. Ошибки в расчетах на жесткость. 3. Ошибки в расчетах кинематических схем. ГРУППА 3. 1. Ошибки в расчете размерных цепей. Причина: неверный расчет размеров и допускаемых отклонений. 2. Ошибка в определении размера узкого места в механизме ( например, в корпусе). Может возникнуть случай, когда изделие нельзя будет собрать. 3. Ошибка из-за халатности конструктора ( например, неправильная запись правильно рассчитанного размера и отклонения к нему). О качестве конструкторской документации свидетельствует правильная простановка в чертежах размеров и допускаемых отклонений. Размеры и допускаемые отклонения определяют точность сборочного процесса, взаимозаменяемость деталей, использование рациональной технологии изготовления деталей. 3.3. Об авторском надзоре Любая конструкция, используемая в промышленном и иных видах производства, постоянно совершенствуется и модернизируется. Этот процесс продолжается до тех пор, пока изделие не будет снято с производства как морально устаревшее и дальнейшая модернизация которого экономически нецелесообразна. Анализ ошибок и недостатков конструкции изделия в этом случае может послужить полезной информацией для дальнейших ( новых) разработок. Конструктор после разработки рабочей документации, продолжает изучать и совершенствовать конструкцию на всех этапах существования изделия: - на этапе подготовки производства; - при изготовлении деталей и контроле размеров; - при монтаже, эксплуатации и ремонте изделия. Цель авторского надзора заключается в том, чтобы обеспечить выполнение всех требований, заложенных в конструкторской документации разработчиком, а также устранить возможные технические недостатки. Вопросы авторского надзора регламентированы ГОСТом 15.304-80. Объектом авторского надзора могут быть: - вся конструкция или ее составные части; - технологические вопросы изготовления изделия, в том числе – метрологического обеспечения; - материал для изготовления изделия; - внедрение изделия в производство. 29 Необходимость авторского надзора исходит от изготовителя после получения и изучения им конструкторской документации. Авторский надзор производит организация – разработчик, привлекая для этой цели группу специалистов, в том числе и автора-разработчика. Предприятие – изготовитель на основе сообщений авторского надзора проводит работу по внедрению предложений и устранению обнаруженных недостатков. Авторский надзор начинается с технической подготовки производства изделия. Особенно важен этап изготовления изделия, соответственно: - опытного образца опытной серии; - установленной серии; - головной (контрольной) серии. ГОСТ 2.103-68 « Стадии разработки» предусматривает корректировку конструкторской документации по результатам изготовления и испытаний опытных образцов. Испытания, даже ускоренные, позволяют судить о работоспособности, реальной долговечности конструкции и дают возможность обнаружить ее недостатки. Испытания раскрывают следующие противоречия: - между данными, полученными аналитическим путем, и реальными данными, полученными путем эксперимента; - между искаженным, неверным пониманием физического принципа, заложенного в основу нового изделия, и реальным физическим принципом. Испытания раскрывают дефекты конструкции, которые недопустимы и должны быть немедленно устранены. Авторский надзор выявляет многие недостатки конструкции изделия и конструкторской документации на него. В соответствии с замечаниями авторского надзора корректируется конструкторская и технологическая документация. Корректировка документации осуществляется путем внесения в нее изменений. На все вносимые в конструкторскую документацию изменения выпускаются извещения об изменениях согласно ГОСТу 2.503-74. Классификация вносимых в конструкторскую и технологическую документацию изменений позволяет установить: - соответствие требований конструкторской документации техническим возможностям предприятия, которое изготавливает изделия; - уровень технологичности инструкции изделия; - уровень, на котором проведены конструкторские и технологические работы, техническая подготовка производства, организация производства и др. Распределение на группы извещений об изменении позволяет установить причины их возникновения: ГРУППА 1 – конструктивные недоработки; ГРУППА 2 – изменения, вызванные технологическими недоработками; 30 ГРУППА 3 – изменения, вызванные недостатками технологической подготовки; ГРУППА 4 – изменения, вызванные недостатками организационной подготовки производства; ГРУППА 5 – чертежно-графические неточности. Степень отработки конструкции на технологичность отражается на совершенстве изделия и является основным источником возникновения извещений об изменениях. Эта степень в равной мере зависит как от работы конструктора, так и от работы технолога и других специалистов, обеспечивающих необходимую технологичность конструкции. 3.3. Сведения об эргономике ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И ПРЕДМЕТ ЭРГОНОМИКИ Орудия производства не остаются неизменными, они совершенствуются на протяжении поколений. Поэтому многие ранее изготовленные, например инструменты, по конструкции и форме вполне отвечают современным требованиям. Критериями улучшения и отбора орудий труда служили и служат удобство применения и их соразмерность естественным органам человека. Многие инженеры-конструкторы интуитивно и в меру знания законов психофизиологии конструировали машины, удобные в эксплуатации и легко управляемые ( управление самолетом, мнемонические рукоятки управления рабочими машинами). На современном этапе технического прогресса многие вопросы взаимодействия человека и техники уже не удается решать, руководствуясь только здравым смыслом. В промышленности, например, используются автоматизированные системы управления, в которых оператор управляет машинами и технологическими процессами по приборам. Благодаря развитию техники возможности человека расширяются. Однако техника нередко оказывается настолько сложной, что становится трудно ею пользоваться. Согласованные конструкции машин с психофизиологическими возможностями и особенностями человека – важнейшая задача. Машина должна быть удобной для обслуживания во всех отношениях. Организация оптимального взаимодействия человека и машины требует объединенных усилий и тех, кто конструирует и обслуживает машины, и тех, кто изучает человека. Важно также, чтобы сами конструкции станков, машин, систем управления обеспечивали бы возможность легкого и быстрого их профилактического осмотра и ремонта. Требования, связанные с удобством в деятельности человека, относятся не только к оборудованию, но и к окружающей производственной среде. 31 Улучшение условий трудовой деятельности не может быть достигнуто только путем совершенствования машин. Когда создается новая машина, то во внимание должна приниматься не только сама машина, но и целиком система «человек – машина - производственная среда». Такой подход послужил базой для взаимодействия между техническими дисциплинами и науками о человеке и его трудовой деятельности. На их стыке возникла новая комплексная наука – эргономика. В России она сформировалась к 50- м годам прошлого столетия. Эргономика ( от греч. ergon – работа и nomos – закон) – наука, изучающая функциональные возможности человека в трудовых процессах, выявляющая закономерности создания оптимальных условий высокоэффективной жизнедеятельности и, в первую очередь, высокопроизводительного труда. Предмет эргономики – деятельность человека-труженика и человекапотребителя (изучение системных закономерностей взаимодействия человека (группы людей) с техническими средствами, предметом деятельности и средой в процессе достижения цели деятельности или при специальной подготовке к ее выполнению). Объект исследования – « человек – техника – среда». Цель эргономики – оптимизация условий труда, или повышение эффективности и качества деятельности человека в системе « человек – техника – среда» при одновременном сохранении здоровья человека и создании предпосылок для развития его личности. Задачей эргономики как сферы практической деятельности является проектирование и совершенствование процессов ( способов, алгоритмов, приемов) выполнения деятельности и способов специальной подготовки (обучения, тренировки, адаптации) к ней, а также тех характеристик средств и условий, который непосредственно влияют на эффективность и качество деятельности и психофизиологическое состояние человека. Эргономика включает в себя: инженерную психологию, психологию труда, гигиену труда. Инженерная психология – ближайшая к эргономике отрасль психологии. Она изучает конструкции инструментов, машин, приборов и особенно – производственных операций с точки зрения тех требований, которые составляющие эргономики предъявляют к психике человека. С другой стороны, изучая психические процессы и свойства человека, инженерная психология формулирует требования к орудиям производства и технологиям. Психология труда занимается рационализацией трудовой деятельности человека. Она изучает взаимосвязь личности с условиями, процессом и орудиями труда. Гигиена труда – ее задачей является создание наиболее благоприятных условий труда, обеспечения здоровья и трудоспособности человека. 32 Комплексный подход, характерный для эргономики, позволяет получить всестороннее представление о трудовом процессе, а с ним и возможности для его совершенствования. Зная все факторы, действующие на рабочего человека, специалист по эргономике может ослаблять действие одних факторов за счет усилия других, уравнивать действие противоположных факторов. Учет требований эргономики – неотъемлемая часть всего процесса проектирования и конструирования, в том числе и художественного. Эргономические требования – это требования, которые предъявляются к системе «человек – машина – среда» в целях оптимизации деятельности человекаоператора с учетом его социально-психологических, психофизиологических, психологических, антропологических, физиологических и гигиенических характеристик и возможностей. Эргономические требования являются основой при формировании конструкции машины, дизайнерской разработке пространственно-композиционных решений системы в целом и отдельных ее элементов. Эргономика помогает дизайнеру создавать удобные предметы, теоретически обосновывать наилучшие условия деятельности. Есть выражение: «Раз человеком вещь сделана, в ней трудного для другого человека быть не должно». Для проведения эргономического анализа изделия необходима система, которая позволила бы конструктору грамотно осуществить такой анализ в каждом конкретном случае. В настоящее время эргономический анализ становится необходимым этапом конструирования самых различных промышленных изделий. Эргономическое качество оборудования, т. е. технической части системы "человек – техника - среда", можно определить как совокупность свойств техники, соответствующих свойствам человека, проявляющимся в процессе трудовой деятельности. Уровень эргономического качества указывает на степень этого соответствия, он устанавливается в ходе эргономической оценки оборудования. Под оборудованием понимается техническая часть системы «человек – техника – среда», предназначенная для взаимодействия с человекомоператором: рабочее место оператора, оснащенное средствами отображения информации (СОИ), органами управления (ОУ), вспомогательным оборудованием и включающее в себя кресло человека-оператора. Согласно ГОСТу 15467-79 « Качество продукции, эргономические показатели. Номенклатура», оценка уровня качества продукции состоит из совокупности операций, включающей выбор номенклатуры показателей качества оцениваемой продукции, определение значений этих показателей и сопоставление их с базовыми. На основе оценки эргономического качества оборудования всего предприятия можно составить эргономический портрет промышленного предприятия, т. е. описание организации производственных процессов и характеристику той части основных производственных фондов, 33 которая управляется, обслуживается, ремонтируется производственным персоналом. Показатели эргономического качества оборудования классифицируются по соответствию антропометрическим ( высота, ширина, глубина пульта, высота размещения столешницы пульта, размещение СОИ и ОУ; характеристики кресла человека-оператора; досягаемость ОУ; показатели соответствия ОУ форме и размерам частей тела человека и т. д.), биомеханическим ( усилие, величина, направление перемещения ОУ, частота использования ОУ), психофизиологическим ( характеристики соответствия техники зрительному и слуховому анализаторам человека) и психологическим свойствам человекаоператора ( показатели соответствия техники возможностям человека по приему, обработке информации и по принятию решений). Базовые значения антропометрических показателей эргономического качества оборудования представлены в приложении 1 данного пособия. При эргономической оценке промышленных изделий используются определенные схемы такой оценки. Наиболее удачной является схема под названием «Эргономические контрольные карты». Она утверждена II международным конгрессом по эргономике (ФРГ, 1964 г.) Упомянутые контрольные карты предназначены для конструкторов и дизайнеров. МЕТОДЫ ЭРГОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Методической базой эргономики служит системный подход. На его основе в эргономических исследованиях используются методы различных наук и техники, на стыке которых возникают и решаются качественно новые проблемы изучения системы «человек – техника – среда». Специфика эргономического подхода обусловлена его направленностью на проектирование и необходимостью одновременного учета комплекса свойств и параметров системы и ее компонентов. Любое эргономическое исследование должно начинаться с анализа деятельности человека и функционирования системы « человек – машина (техника, предмет)». Особое значение имеет эргономический анализ трудовой деятельности, в ходе которого составляется ее характеристика – профессиограмма. Профессиограмма включает в себя те требования, которые предъявляет деятельность к техническим средствам и психофизиологическим свойствам человека. В науках о труде сложились два метода получения исходной информации, необходимой для составления профессиограммы: описательное и инструментальное профессиографирование. Описательное профессиографирование включает: - анализ технической и эксплуатационной документации; 34 - эргономическое и инженерно-психологическое обследование оборудования, сопоставление результатов обследования с руководящими и нормативными документами по эргономике; - наблюдение за ходом рабочего процесса и поведением человека; - беседу с работающим человеком; - самоотчет человека в процессе деятельности; - анкетирование и экспертную оценку; - хронометраж отчетливо различимых составляющих рабочего процесса; - количественную оценку эффективности деятельности; Инструментальное профессиографирование включает: - измерение показателей факторов среды; - регистрацию и последующий анализ ошибок. Сбор и анализ данных об ошибочных действиях человека является одним из важных путей анализа и получения оценки эргономических характеристик системы «человек – техника»; - объективную регистрацию энергетических, затрат и функционального состояния организма работающего человека. Для этих целей используется комплекс медико-биологических показателей: частота пульса, кровяное давление, частота дыхания, кожно-гальваническая реакция и т.д.; - объективную регистрацию и измерение трудноразличимых (в обычных условиях) составляющих рабочего процесса, таких, как направление и переключение внимания, оперирование органами управления и др. Для регистрации этих составляющих используются киновидеосъемка направления взгляда оператора и показаний приборов с последущим положением траектории взгляда на приборную панель, циклография или кинорегистрация движений рук, измерение силы сопротивления органов управления, магнитофонная регистрация речевых сообщений. Подобные средства регистрации используются непосредственно в процессе деятельности, а регистрируемые параметры соотносятся с хронограммой трудового процесса; - объективную регистрацию и измерение показателей физиологических функциональных систем, обеспечивающих процессы обнаружения сигналов, выделения информативных признаков, информационного поиска, оперирования исходными данными для принятия решений, а также исполнительные (двигательные или речевые) действия. Соматографические и экспериментальные (макетные) методы решения эргономических задач используются для выбора оптимальных соотношений между пропорциями человеческой фигуры и формой, размерами машины (предмета), ее элементов. 35 Соматография – метод схематического изображения человеческого тела в технической или иной документации в связи с проблемами выбора соотношений между пропорциями человеческой фигуры, формой и размерами рабочего места. С помощью схематичного изображения можно проверить: - соотношение пропорций человеческой фигуры, размеров и формы рабочего места; - досягаемость органов управления и удобство их размещения; - оптимальные и максимальные границы зоны досягаемости конечностей; - обзор с рабочего места и условия зрительного восприятия, например, при слежении за объектом наблюдения (индикаторами) и т.д.; - удобство формы рабочего места, пространства для манипулирования, сиденья, пульта и т.д.; - удобство подхода к рабочему месту или ухода с него, оптимальные размеры проходов, коммуникаций. Экспериментальные ( макетные) методы основаны на применении макетирования проектируемого оборудования в различном масштабе и с разной степенью деталировки. При этом используются объемные антропоманекены. Методы с использованием манекенов позволяют решать ряд задач: - увязывать сложно структурные конструкции оборудования между собой; - достигать общей и детальной соразмерности оборудования человеку; - испытывать еще проектируемое оборудование на удобство работы с ним; - отрабатывать пространственные параметры рабочего места и ряд других задач, связанных с учетом антропометрических особенностей пользователей проектируемого оборудования. Описанные выше методы непосредственно смыкаются, переплетаются с дизайн-проектированием, особенно в методе сценарного проектирования. Суть этого метода в следующем: дизайнер сначала представляет ситуацию мысленно, затем все более предметно отображает ее в серии графических эскизов, потом – в трехмерных макетах, муляжах и манекенах, наконец – в действенном натурном воспроизведении. ФАКТОРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Активность жизнедеятельности человека, его работоспособность и состояние здоровья во многом определяются факторами окружающей среды. В этом подразделе рассматриваются гигиенические факторы, которые опреде36 ляют характеристики среды обитания, создающиеся под воздействием климатических условий, функционирования орудий, предметов труда и отдыха, технологических процессов на производстве или в быту, а также влияния строительно-отделочных материалов интерьеров. Элементы гигиенических факторов можно сгруппировать в функциональные блоки. Основные из них следующие: Микроклимат (состояние воздушной среды); освещенность (естественная и искуственная); вредные вещества ( пары, газы и аэрозоли); механические колебания ( шум,ультразвук, вибрация); излучения ( электромагнитные, инфракрасные, ультрафиолетовые, ионизирующие, радиационные); биологические агенты (микроорганизмы, макроорганизмы) и др. Большинство элементов оценивается количественно и нормируется. Их отрицательное влияние может корректироваться при помощи различных мер и средств защиты. Подробнее остановимся на вопросах освещения. Более 80% информации об окружающей среде человек получает визуально. Свет – возбудитель органа зрения, первичного чувствительного канала для получения этой информации. При проектировании среды обитания и особенно рабочих зон ( мест) должна быть решена проблема освещения как естественным (дневным), так и искусственным светом. Освещение не только необходимо для выполнения процессов жизнедеятельности, но оно также имеет значительное влияние на психическое состояние и физическое здоровье вообще. В эргономике обычно пользуются следующими фотометрическими понятиями: - световой поток, измеряемый в люменах (лм); - освещенность – мера количества света, падающего на поверхность от окружающей среды и локальных источников, измеряется в люксах, один люкс (лк) равен 1 лм/м2 освещаемой поверхности; - яркость – фотометрическая величина, соответствующая психологическому ощущению светимости, определяется освещенностью умноженной на коэффициент отражения, который является отношением отраженного светового потока к падающему световому потоку. Основные цели организации освещения в помещениях: - обеспечение оптимальных зрительных условий для различных видов деятельности; - содействие достижению целостности восприятия среды и эмоциональной выразительности интерьеров. Освещение может быть общим, местным и комбинированным, а также рассеянным, направленным, отраженным. Независимо от способа освещения уровень необходимой освещенности определяется следующими параметрами: 37 - точность зрительной работы – наивысшая, очень высокая, средняя и т.д.; - наименьший размер объекта различения в мм – от 0,15 до 5; - разряд зрительной работы от 1-го до 9-го; - контраст объекта различения с фоном – малый, средний, большой; - характеристика фона – темный, средний, светлый. На рабочих местах освещение играет следующие роли: - физиологическую ( дает возможность человеку видеть, работать, творить); - эксплуатационную ( позволяет считывать, распознавать визуальную информацию всевозможного вида); - психологическую (создает благоприятные стимулы и настроение); - обеспечение безопасности ( создает предпосылки к большей безопасности работы); - гигиеническую, стимулирует поддержание чистоты. Основные параметры оптимального освещения приведены на рисунке 3.7. Уровень освещенности Цвет света Распределение освещенности Оптимальное освещение Цветопередача Отсутствие бликов Распределение тени Направление света Рис.3.7. Основные параметры оптимального освещения Расчет необходимого количества светильников общего освещения в помещениях производится по формуле: n= где a×b× Em ×k , Ф n − количество светильников, шт; a − длина помещения, м; b − ширина помещения, м; Em − заданная освещенность, лк; 38 Ф − световой поток источников света одного светильника, лм; k − коэффициент, учитывающий цвет и тон стен потолка и пола (1,5-2,5). Минимальные требования к освещенности помещений и рабочих мест (освещенность в лк и цвет света) приведены в приложении 3. Сведения о различных источниках света (световой поток в лм, соотнесенный с мощностью в ваттах, ориентировочный срок службы) даны в приложении 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭРГОНОМИЧЕСКОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Под эргономическим обеспечением проектирования понимается установление эргономических требований и формирование эргономических свойств системы « человек – машина ( предмет)», в частном случае, и «человек – машина ( предмет) – окружающая среда» в общем виде на стадиях ее разработки и использования. Основные прикладные задачи, решаемые эргономикой, следующие. Во-первых, придание изделиям, технике свойств для наиболее эффективного функционирования системы при минимальном расходе ресурсов человека (количество персонала, время профессиональной подготовки, вероятность профессиональных заболеваний или травм, уровень физиологического, психологического и психофизиологического напряжения) и максимальной удовлетворенности содержанием и условиями жизнедеятельности (труда, отдыха и т.д.). Одновременно ведется разработка средств профессиональной подготовки и системы отбора персонала для работы с техникой. Следующая задача включает в себя разработку требований к инструкциям по эксплуатации и обслуживанию изделий и техники, облегчающих их освоение. Это не только серьезная научная проблема, но и искусство, по словам английского эргономиста Д. Оборна. Особо надо подчеркнуть, что разработка ведется с учетом профессиональных, половых, возрастных и прочих моментов, в том числе особенностей женского организма, детей, подростков и пожилых людей. Актуальнейшая проблема – проектирование изделий, оборудования и всей среды жизнедеятельности для лиц с пониженной трудоспособностью и особенно инвалидов. Этому посвящены специальные довольно многочисленные исследования, выработаны рекомендации и нормы. Использование эргономики в проектной практике позволяет перейти от техники безопасности к безопасной технике, надежной и удобной в эксплуатации и обслуживании. Рабочие места. К рабочему месту относится часть пространства, в котором человек преимущественно осуществляет трудовую деятельность и проводит большую часть рабочего времени. Это пространство оснащается необходимыми техническими средствами (органами управления, средствами 39 отображения информации, вспомогательным оборудованием). В нем осуществляется деятельность одного исполнителя или группы исполнителей. Рабочее место – наименьшая целостная единица производства, жизнедеятельности, в котором присутствуют три основных элемента: предмет, средство и субъект труда (деятельности). Рабочее место включает как основные, так и вспомогательные средства труда. Специфика организации рабочего места зависит от характера решаемых задач и особенностей предметно-пространственного окружения. Рабочее место у станка – это место, с которого осуществляется управление и контроль его функционирования, на подвижных технических средствах – это кабина или место водителя, в технологической линии – может быть место перед пультом управления, в энергосистемах, диспетчерских авиапортов и пр. – пункт управления. Довольно простым объектом ( с точки зрения эргономики) является письменный стол в доме или на службе – рабочее место для умственного труда. Оснащение же рабочих мест в жилых помещениях, а тем более офисах, банках, учреждениях компьютером и другой оргтехникой требует учета комплекса эргономических факторов и является более сложной задачей. Пространство и формы объектов среды жизнедеятельности воспринимаются человеком через освещение, а также благодаря различиям в цвете. Задачи, решаемые с помощью цвета можно разделить на три группы: - цвет как фактор психофизиологического комфорта; - цвет как фактор эмоционально-эстетического воздействия; - цвет в системе средств визуальной информации. Для случая производственной среды ( участие цвета в создании психофизиологического комфорта): - создание комфортных условий для определенной зрительной работы (оптимальное освещение, использование физиологически оптимальных цветов и т.д.); - создание комфортных условий для функционирования организма ( в т.ч. компенсация с помощью цвета неблагоприятных воздействий трудового процесса, климатических и микроклиматических условий). Участие цвета в организации системы средств производственной информации: - информация об особенностях техники безопасности ( с учетом четкого разграничения знаков и цветов по функциям); - информация о технологии и процессе труда, облегчение ориентации в производственном оборудовании; - информация об организации производства и улучшении ориентации в производственной среде в целом. При использовании цвета как фактора психофизиологического воздействия основываются, в частности на цветовых ассоциациях и предпочтениях (приложение 5). 40 4. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ ИЗДЕЛИЙ Творческий процесс – это совокупность трех составляющих (Рис. 4.1): Творческий процесс Творчество Управление творческим воображением Формирование идей Рис. 4.1. Составляющие творческого процесса Творчество принято определять как «полет» мысли за пределы известного (в область фантастики). Оно дополняет знания и способствует созданию вещей, которые не были известны ранее. Творческой личности присущи огромная любознательность и стремление создать что-то необычное, используя не традиционный, а оригинальный путь решения. Конструктор с творческим мышлением обычно убежден, что стоящая перед ним задача всегда имеет оригинальное решение. Наилучшей основой для рождения творческих идей является личный опыт. Ценность личного опыта состоит в том, что он всегда с нами и при необходимости им легко воспользоваться. Знания, полученные на основе личного опыта, называют активными. Пассивные знания дает косвенный опыт.. Это чтение, слушание лекций, размышления. Человек с творческими наклонностями затрачивает много времени на приобретение личного опыта. Для этого ему приходится много наблюдать, копаться в различных механизмах, изучать работу многочисленных современных изделий. Такой человек всегда имеет представление о потребностях общества в устройствах и приспособлениях, которые экономят время, облегчают труд и создают комфорт. Творчество требует внутренней дисциплины. Конструктор с творческими наклонностями продолжает решение трудной задачи до тех пор, пока такое решение не будет найдено. Инженерное творчество ближе к изобретательству, чем к научному исследованию. Управление творческим воображением. Успеха в творчестве чаще всего добиваются лица, способные дать волю своему воображению, но при этом умеющие своевременно «вернуть его на землю». Творческое воображение можно заставить трудиться, если стремиться достичь невозможного, выработав при этом иммунитет против критики типа «это не будет работать». Обычно решения, найденные с помощью имеющихся технических средств, являются временными и часто служат источником новых проблем. 41 Например, загрязнение воздушной среды – это побочный продукт индустриализации государства; безработица – это следствие автоматизации производства и т.д. Существующими методами никогда не удается получить приемлемых решений тех проблем, которые имеют место быть. Управление творческим воображением построено таким образом, что наше воображение получает возможность найти выход из возникшего тупика, а затем вернуть мысль к реальной действительности. Этим методом можно отыскать долгосрочные решения многих существующих в настоящее время проблем. Формирование идей. Любую творческую идею, как правило, выделяют из большого числа менее значительных идей. Если рассматривается достаточно большое число возможных решений задачи, то вероятность отыскания действительно творческого ее решения возрастает. Процесс, посредством которого это достигается, называется формированием идей. Для отыскания действительно полезных вариантов решения задачи требуются тщательность, творческое воображение, внутренняя дисциплина. 4.1. Способы формирования идей Одним из наиболее старых и, к сожалению, малоэффективных способов формирования идей является метод проб и ошибок. Этот метод, несмотря на свою малую эффективность, лежит и в основе решения изобретательских задач. Заключается метод в последовательном выдвижении и рассмотрении всевозможных идей решения задачи. При этом всякий раз неудачная идея отбрасывается, а вместо нее выдвигается новая. Правил поиска нужной идеи нет. Нет и определенных правил оценки идей, т.е. пригодна или не пригодна идея, заслуживает она внимания или нет – об этом приходится судить субъективно. Ключом к решению задачи может оказаться любая идея, даже самая дикая. По мере развития технических знаний формировались представления о том, что в принципе возможно и что невозможно. Появилась возможность фильтрации, «очистки от мусора» идей: конструктор рассматривает варианты решения, отбрасывая те из них, которые кажутся ему неудачными. Усиление степени фильтрации идей – в этом главная тенденция исторического развития метода проб и ошибок. Проверка идеи в методе проб и ошибок осуществляется только путем физического эксперимента. В настоящее время физические эксперименты заменяются мыслительными или виртуальными (обычно при помощи ЭВМ). Последние проходят намного быстрее, в этом их преимущество. Однако мыслительные эксперименты субъективны, они не защищены от психологических помех. Кроме того, мыслительные эксперименты, в отличие от физических, как правило, не сопровождаются неожиданными побочными открытиями, обнаружением непредвиденных ранее явлений и эффектов. 42 Метод проб и ошибок наиболее эффективен при решении простых задач. При решении сложных задач приходится перебирать множество всевозможных вариантов. Поэтому путь к правильному решению может растянуться на долгое время. При этом правильное решение вообще можно не заметить или заметив, неверно оценить, счесть неудачным. Темпы развития техники зависят, прежде всего, от появления и реализации принципиально новых машин, приборов, процессов. Для их создания нужны сильные нетривиальные дикие идеи. Но именно здесь метод проб и ошибок начинает интенсивно «пробуксовывать». Схема метода проб и ошибок приведена на рисунке 4.2. Точкой показано положение решения задачи ( идея). Вектор ВИ показывает направление исходного (начального) движения при поиске идеи. Буквами ПК обозначена т.н. поисковая концепция. В направлении ПК осуществляется каждое новое движение при поиске идеи, если предыдущее было неудачным. ВИ ПК ПК Решение Рис. 4.2. Схема, отображающая метод проб и ошибок: ПК – поисковая концепция; ВИ – вектор инерции Слабость метода проб и ошибок заключается еще и в том, что на первый взгляд кажется, что пробы при поиске идеи беспорядочны. Но в этом беспорядке есть своя система: пробы ведутся по линии наименьшего сопротивления. Легче всего пробовать в привычном направлении и конструктор, сам того не замечая, идет туда, где «дорога более накатана» (и где, поэтому, вряд ли можно найти новое). При новой поисковой концепции возобновляются попытки как бы перепрыгнуть через барьер, тогда как можно было «пойти в обход». Метод проб и ошибок и основанная на нем организация творческого труда пришли в противоречие с требованиями современной научнотехнической революции. Нужны новые методы управления творческим процессом, способные резко уменьшить число пустых проб. И нужна новая организация творческого процесса, позволяющая эффективно применять новые методы. К способам формирования идей относится метод мозгового штурма (мозговой атаки). Метод изобретен в 1939 году основателем института творческих методов обучения А. Осборном (г. Буффало, США). 43 История возникновения этого метода такова. В годы второй мировой войны А. Осборн командовал одним из морских судов. Однажды его судно везло груз в Европу и оказалось без надежной охраны. В это время была получена радиограмма о готовящемся нападении на судно немецких подводных лодок. А. Осборн собрал команду судна на верхней палубе, обрисовал ситуацию и попросил каждого высказать свою версию защиты от возможного торпедного нападения на судно. Один из матросов предложил всей команде встать вдоль борта, к которому будет приближаться торпеда, и дружно дуть на торпеду, чтобы «отдуть» ее в сторону. На этот раз встреча с подводными лодками не оказалась роковой, но идея, высказанная матросом, была принята во внимание и оказалась плодотворной. Вернувшись на базу, А. Осборн по разработанным им чертежам изготовил мощный вентилятор, создающий мощный направленный поток воды. Этим вентилятором в одном из рейсов удалось « отдуть» вражескую торпеду от борта судна. Так у А. Осборна родилась идея создания метода коллективного поиска идей для устранения затруднительных ситуаций. После окончания войны А. Осборн разработал метод мозгового штурма и создал свою школу подготовки изобретателей и рационализаторов. В США было проведено большое число сеансов мозгового штурма и в самых различных областях деятельности, и почти все они оказались успешными. Мозговой штурм – это метод получения новых идей путем творческого сотрудничества отдельных участников организованной группы. Образование термина « Мозговой штурм» связано с тем, что группа участников, как единый мозг « штурмует» творческие решения рассматриваемых проблем. Это делается энергично, при этом все участники сосредоточивают свое внимание на решении одного и того же вопроса. Практика показывает, что наилучшие результаты получают, когда группа в составе 5…10 человек работает не более часа. Для проведения сеанса мозгового штурма необходимо наличие или присутствие стенографистки. Один из участников должен первым предлагать идеи «для затравки». Им может быть руководитель группы. Основа метода мозгового штурма состоит в следующем: каждая высказанная идея базируется на другой, комбинируется с ней и рождает следующую. В результате возникает поток идей, который и приводит к решению поставленной задачи. Основными положениями метода мозгового штурма являются: - Недопустимость критики идей. Об этом участники сеанса предупреждаются в его начале. Если происходит нарушение, то нарушитель получает замечание или его просят уйти. Критика обычно приводит к насмешкам, нарушающим творческий процесс. - Свободное выражение идей. Чем шире идея, тем лучше. Идея может быть банальной. 44 - Чем больше идей, тем лучше. Вероятность получения одной или большего числа действительно важных идей пропорциональна общему числу высказанных идей. - Обмен мыслями и сочетание идей. Участники сеанса должны стараться развивать идеи своих коллег, пытаться объединять некоторые идеи в новых комбинациях. Метод наглядного представления заданной функции. Этот метод формирования идей предложен англичанином Тейлором. Метод является промежуточным звеном между постановкой задачи и ее решением. Для понимания метода рассмотри примеры. Пример первый. Ставится задача разработать новую конструкцию газонокосилки. Для решения задачи конструктор естественно изучает устройство существующих газонокосилок. При этом он может принять решение не разрабатывать новую, а усовершенствовать существующую газонокосилку. Постановка той же задачи, но с упором на заданную функцию выглядит так: разработать метод и далее устройство для подрезки травы. При такой постановке задачи разработчик думает о том, как осуществить заданную функцию, а необходимое для этого оборудование как бы отодвигается на второй план. Оборудование в такой постановке задачи рассматривается как средство для реализации заданной функции. Пример второй. Поставленная перед конструктором задача требует разработать новый ключ для открывания консервных банок. Следуя методу наглядного представления заданной функции, эта задача формируется следующим образом: разработать метод извлечения содержимого из консервных банок. В целом метод наглядного представления предполагает изображение заданной функции, разработку способа реализации заданной функции и создание на их основе соответствующего устройства. К способам формирования идей относится т.н. метод ассоциаций. Ассоциация как связь идей может дать наибольший эффект только в том случае, когда творческое воображение имеет возможность обращаться к другим идеям, при этом одна идея возникает на основе другой. Например, человек, наблюдая, слушая, пробуя на вкус или осязая нечто, доступное ему в данный момент, может одновременно представлять себе что-то другое, сходное с тем, что он непосредственно воспринимает. Человек, способный предложить большое число идей за единицу времени, имеет больше шансов выдать действительно ценные идеи. Обдумывание вариантов решения задачи наиболее продуктивно тогда, когда человек выполняет работу, не требующую умственного напряжения: работает в поле, ожидает автобус и т.п. Если в голову приходит действительно оригинальная идея, ее необходимо зафиксировать как можно быстрее, ибо 45 она может быть забыта, как только человек начнет размышлять над чемнибудь другим. Следующим методом формирования идей является метод коллективного блокнота. В этом методе совмещаются индивидуальный процесс выдвижения идей с коллективной их оценкой и доработкой. Участникам поиска идеи выдают блокноты, в которых в самых общих чертах изложено содержание проблемы. Наряду с этим, в блокноте приведены дополнительные материалы, помогающие участнику вникнуть в проблему, воспользоваться необходимой специальной литературой. А затем – свободный поиск, который может продолжаться месяц и более. В продолжение поиска участник не расстается с блокнотом и записывает в него все относящиеся к проблеме мысли. В конце срока он расставляет выработанные решения по приоритетности. Блокноты всех участников сдаются координатору, который готовит обобщающий документ, выносимый на обсуждение всех участников поиска. Методом формирования идей, который особенно эффективен при поиске неисправностей и решении сложных задач, является т.н. вживание в роль ( эмпатия). При его использовании необходимо, чтобы человек, занятый поиском, ставил себя на место рассматриваемой вещи, идеи или устройства. Отвечая на собственные вопросы, этот человек должен представлять себе, что он стал бы делать в этом случае. Методом эмпатии активно пользуются при проверке эффективности идеи: для этого один человек становится «идеей», а другие задают ему наводящие вопросы, как защищающие, так и критикующие эту идею. Метод можно использовать для проверки возможностей сбыта изделия: несколько инженеров или руководителей предприятий берут на себя роль покупателей и критически оценивают это изделие или обдумывают все причины возможной коммерческой неудачи своего проекта. Остановимся также и на т.н. «методе обратного мозгового штурма». В основе метода лежит закон перехода к новым образцам техники через выявление и устранение недостатков в существующем поколении технических объектов при наличии необходимого научно-технического потенциала. Таким образом, « метод мозгового штурма» предполагает прямое создание новой техники, а « метод обратного мозгового штурма» – создание новой техники через модернизацию существующей. При создании изделия, значительно улучшенного по сравнению с существующим, решаются 2 задачи: 1. выявление в существующих изделиях наибольшего числа недостатков; 2. максимальное устранение этих недостатков во вновь разрабатываемом изделии. Полный список недостатков состоит из двух частей: 46 - недостатки, обнаруженные при изготовлении, эксплуатации, ремонте и утилизации выпускаемых изделий; - недостатки, которые возникнут в обозримом будущем у вновь разрабатываемого изделия. Условие задачи для обратного мозгового штурма должно содержать краткие и достаточно исчерпывающие ответы на следующие вопросы: - Что представляет собой технический объект, который необходимо улучшить? - Какие известны недостатки объекта, связанные с его изготовлением, эксплуатацией, ремонтом и т.д.? - Что требуется получить в результате обратного мозгового штурма? - На что следует обратить особое внимание? Изложение по первому пункту целесообразно сопроводить наглядным эскизом, макетами, слайдами. По второму пункту информация наиболее полно и объективно может быть собрана у изготовителей, пользователей, наладчиков и ремонтников. По третьему пункту мозговой штурм должен дать максимально полный список недостатков и дефектов у рассматриваемого изделия. Во время сеанса обратного мозгового штурма участники должны угадать все будущие недостатки на 10…20 лет вперед, чтобы полученный полный список недостатков обеспечивал наиболее длительную конкурентоспособность созданного изделия. По последнему пункту необходимо указать, в каком направлении особенно нетерпимы недостатки и дефекты, такие, как прочность определяющих деталей, надежность работы системы, экономия жидкого топлива, охрана окружающей среды и т.п. Правила для участников сеанса обратного мозгового штурма – то же, что и для участников прямого мозгового штурма. 4.2. Содержание творческого процесса Творческие идеи, как правило, не возникают спонтанно. Они чаще появляются у людей любознательных. Творчество начинается с внимания к деталям самого процесса, которые обычно игнорируются. Многие считают, что только упорядоченный процесс обеспечивает творческое решение проблемы, создание нового устройства, появление новой идеи. Однако какой-либо формулы творчества не существует. То, что целесообразно в одном случае, может оказаться нецелесообразным в другом. Важно, чтобы конструктор имел верное представление о творческой стороне умственной деятельности. 47 ЭТАПЫ ТВОРЧЕСТВА Этап 1 . Беспокойство и осознание задачи. Часто творчество начинается с того, что в определенной ситуации человек сталкивается с чем-то таким, что вызывает у него раздражение или беспокойство. Такая ситуация ставит перед ним определенную проблему, заставляет взяться за ее решение и предпринять некоторые шаги (говорят, потребность – мать изобретения, но только деятельность рождает изобретателя). Этап 2 . Подготовка. Подготовительный этап – это период сознательной и направленной умственной деятельности. Этот этап требует самой высокой дисциплины ума. На этом этапе очень подробно исследуются все возможные решения и их различные сочетания, способные привести к удовлетворительному результату. Часто проблема решается уже на этом этапе. Если же решение получить не удается, то во всяком случае конструктор знакомится с задачей в мельчайших подробностях. Этап 3. Вынашивание идеи. Теперь мозг уже полностью насыщен всевозможными вариантами, но еще не способен видеть творческую идею. Он продолжает работать над поиском решения, даже если необходимо отказаться от этой задачи и перейти к выполнению другой. Этот этап характеризуется началом непроизвольной мыслительной работы над решением задачи. Проблеме дается возможность «дозревать» в течение определенного времени, когда мозг на уровне подсознания проверяет различные « забытые» комбинации. Этап 4 . Озарение. Озарение имеет место, когда творческая идея или оригинальное решение приходят мгновенно, обычно во время отдыха или выполнения другой работы, совершенно не связанной с решением данной задачи. Этап 5 . Проверка. Творческая идея найдена. Теперь необходимо ее оценить и решить, действительно ли она является решением задачи. Для такой оценки необходимы данные, подтверждающие ценность идеи. В этом можно убедиться путем анализа, с помощью эксперимента, а иногда, опираясь на мнение признанных авторитетов. Этот процесс часто требует большого напряжения. Данный этап является последним и наиболее важным этапом творческого процесса. 4.3. Препятствия творчеству При конструировании изделий возникают некоторые препятствия, мешающие творческому подходу к их созданию. Эти препятствия могут быть как личного, так и организационного плана. 48 КЛАССИФИКАЦИЯ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЗМОЖНЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ Отсутствие гибкости. При ознакомлении с некоторыми предметами или концепциями часто имеет место неизменное представление относительно их функций. Это ограничивает ценность этих предметов. Например, канцелярская скрепка – это и дырокол, и звено цепочки, и хорошая отмычка. Сила привычки. Имеется в виду использование прежнего образа мышления, прежних методов и приемов при решении новых проблем. Установившийся подход приводит к тому, что новые проблемы решаются по старому, старыми методами. Узкопрактический подход. Вместо всестороннего обдумывания проблемы, сразу переходят к фактам и тем самым берутся за ее непосредственное решение. Преждевременный упор на детали проблемы без рассмотрения вариантов исключает всякую возможность творчества. Чрезмерная специализация. Чрезмерная специализация, например, образования, может настолько ограничить кругозор, что технические познания инженера в его понимании реального мира будут неглубокими. Это обстоятельство не способствует поиску идей, лежащих на стыке различных дисциплин. Влияние авторитетов. Часто инженеры и студенты находятся под влиянием суждений и методов признанных авторитетов. Однако творческие идеи не нуждаются в поддержке авторитетов. Такие идеи являются оригинальными и возникают в результате самовыражения автора. Боязнь критики. Чем сильнее творческие способности человека, тем необычнее идеи рождаются у него в голове. Если конструктор постоянно думает о приемлемости его идей другими специалистами, то это может подавить в нем творческое начало ( есть выражение: любая идея имеет право на жизнь). 4.4. Как убеждать в правильности своих идей При обсуждении новой идеи сталкиваются не только с беспристрастным мнением, но и с консерватизмом, боязнью перемен и перестраховкой. Конструктор поэтому должен проявлять выдержку и стремиться к тому, чтобы его идея вызвала интерес и была принята. Томас Эдисон однажды сказал: «Общество никогда не бывает готовым к тому, чтобы принять какое-то изобретение. Каждая новая вещь встречает сопротивление, и изобретателю требуются годы, чтобы люди начали слушать его, и еще годы, чтобы внедрить это изобретение». При обсуждении идеи конструктор должен иметь ответ на любой из вопросов типа: - Сколько будет стоить изделие? - Будет ли оно иметь спрос? 49 - Какие изменения вызовет реализация этой идеи? - Соответствует ли изделие выпускаемому предприятием ассортименту товаров? Не следует при обсуждении идеи показывать свое превосходство как автору. Чаще всего идеи получают одобрение позже, когда участники обсуждения обдумают суть идеи. Время обладает свойством сглаживать и даже ослаблять критику. 5. ДИЗАЙН. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И МЕТОДОЛОГИИ 5.1. Специфика дизайна. Основные понятия и определения Термин "дизайн" появился в нашей стране недавно. До этого проектирование вещей называлось "художественным конструированием", а теория создания вещей " технической эстетикой". В переводе с английского " дизайн" означает – замысел - проект, чертеж, рисунок. Это слово породило и производные понятия: "дизайнер" - художник-конструктор, "дизайн-форма" внешняя форма предмета и др. Дизайн – это различные виды проектировочной деятельности, имеющей целью формирование эстетических и функциональных качеств предметной среды. Художественное конструирование – дизайн в узком смысле – проектирование промышленных изделий, обладающих эстетическими свойствами. Обратите внимание на то, что в отличие от обычных видов искусства, таких как живопись, эстетическая и выразительная составляющая дизайна хоть и является неотъемлемой, но отнюдь не единственной, а в некоторых случаях не самой важной составляющей. Например, если идет речь о дизайне автомобиля, на первое место разработчиками ставится, прежде всего, функциональность изделия, а отнюдь не эстетическая ценность дизайна. Ведь что проку от супер стильного автомобиля, который не сможет сдвинуться с места? С другой стороны, если целью стоит разработка дизайна одежды, то первичным будет уже привлекательность, эстетичность изделия. Ценность каждой вещи в двух началах - пользе и красоте. В каждом предмете заложено техническое и эстетическое начало, всегда непостоянное и исторически сменяемое. В конце 30-х годов дизайн стал проникать и в область культурно-бытовых изделий: художники участвовали в проектировании первого советского дискового телефона, радиоприёмника, осветительной аппаратуры, мебели. В отличие от сферы " чистой техники" дизайнерские произведения в той или иной мере носят на себе следы влияния личности художника. В культуре ХХ века дизайн стал новым явлением, возникшим как реакция на стихийное формирование визуальных и функциональных свойств предметной сферы. Родившись в начале века, он прочно стал на ноги в его 50 середине как специфический вид проектирования утилитарных изделий массового производства. Изделий удобных, надежных и, самое главное, красивых. Это то явление, которое в англоязычных, а затем и в других странах обозначалось термином industrial design – индустриальный дизайн. В дизайне сфокусировался комплекс явлений, связанных с хозяйственно-экономической жизнью общества, явлениями культуры в целом и искусства в частности, деятельности предваряющей изготовление изделий и создание средовых объектов – проектной деятельности: - массовое машинное промышленное производство; - урбанизация ( сосредоточение населения и экономической жизни в крупных городах); - развитие науки, техники, использование достижений науки и техники в повседневной жизни (электроэнергия, телефон, телеграф, фотография, новые средства транспорта, звукозапись, кинематограф); - традиции и опыт художественно-прикладных ремесел; - архитектурное проектирование («старое» явление); - инженерное проектирование («новое» явление); - процессы в искусстве: от классического искусства к импрессионизму и к постимпрессионизму как многоплановому явлению; - кризис аналитических процессов в изобразительном искусстве. Глобализация дизайна сопровождается специализацией проектировщиков, хотя эти процессы достаточно условны и многие дизайнеры успешно работают в нескольких сферах одновременно. Выделим основные виды современного проектного дизайнерского творчества. Индустриальный дизайн охватывает широчайший круг объектов, как говорят, « от иголки до самолета». Точнее, наоборот. Главенствующее место занимает проектирование изделий группы «А», наиболее наукоемких, технически сложных, определяющих хозяйственно-экономический потенциал государства. Это продукция машиностроения и станкостроения, средства транспорта, вооружение. Наиболее массовый характер имеет дизайн изделий группы « Б» – предметов потребления. Группа в свою очередь членится на специфические подгруппы. В традиционном понимании к индустриальному дизайну относятся бытовые приборы, аппаратура, инвентарь и пр. Особое место занимает дизайн мебели и оборудования для интерьеров, а также посуда, столовые приборы, проектирование которых имеет глубокие корни в ремесленном производстве. Специфические особенности присущи дизайну медицинского оборудования, изделий для инвалидов и пожилых людей. Свои особенности имеет проектирование для детей, в частности игрушек. Графический дизайн также является продолжением многовековых традиций и одним из наиболее распространенных видов дизайнерского творчества. Получив вместе с рекламой второе дыхание в начале ХХ века, при51 кладное графическое искусство сегодня охватывает практически все сферы жизни общества. К традиционным видам книжного и плакатного оформления, решению упаковки, этикеток, разработкам фирменных знаков и фирменных стилей, шрифтов сначала добавилась коммуникативная ветвь ( в интерьерах зданий, на пространствах населенных пунктов и дорог). Позднее – заставки, рекламные ролики на телевидении, а в последнее десятилетие – компьютерный дизайн. Компьютерный дизайн переходит из прикладного состояния, обслуживающего ранее сложившиеся виды дизайнерского проектирования в самостоятельный вид творчества, включающий в себя направление, связанное с так называемыми Web-site в интернете. Построение графических изображений, всей системы информации в этой сети определяется своими, довольно жесткими правилами. Дизайн архитектурной среды охватывает интерьеры и внешнюю архитектурную среду. Решение интерьеров и оборудования общественных и производственных зданий, жилых помещений имеет свои особенности, определяющие круг дизайнерских задач и проектных методов. Активное использование методов дизайна при формировании среды, повышенное внимание к потребительскому уровню оборудования площадей и улиц относятся к середине 60- х годов, когда стали создаваться благоустроенные пространства городов. Сегодня появилось понятие ландшафтного дизайна, потеснившее традиционные садово-парковое искусство и ландшафтную архитектуру. Дизайн выставочных экспозиций, праздничного оформления среды жизнедеятельности занимает место на стыке графического и дизайна архитектурной среды, обладая специфическими особенностями и уже сложившимися традициями. Дизайн одежды и аксессуаров – понятие, которое еще только становится общеупотребляемым. Индустрия моды живет во многом по своим законам. Художники-модельеры создают уникальные коллекции «от кутюр» и более близкие к массовому, серийному выпуску «пред-а-порте». Сегодня при создании не только последних, но и первых все больше используются современные материалы и технологии, учитываются интересы широких слоев населения, а самое главное – специфические методы дизайн-проектирования. Арт-дизайн (англ. art – искусство). Его особенность состоит в том, что усилия дизайнера направлены, в первую очередь на организацию художественных впечатлений, получаемых от образа воспринимаемого объекта. Изделия лишаются унилитарного значения (или сохраняют его в малой степени) и становятся почти исключительно декоративными, выставочными, т.е. фактически проектируются эмоции. В связи с переходом к рынку «эмоциональных 52 покупок» опыт создания произведений арт-дизайна все шире используется в проектировании продукции индустриального дизайна. 5.2. Теоретические концепции дизайна Дизайн непосредственно связан не только с материальным производством и рынком. Теоретические концепции дизайна, суждения о нем, его целях, методах и средствах, в конечном счете, зависимы от комплекса социальноэкономических и культурно-эстетических факторов, общественных систем. Дизайн в течение всей истории (возникновения, становления, широкого распространения) был и остается социально и идейно неоднородным. Деятели дизайна (как практики, так и теоретики) неоднозначно понимали и понимают цели и задачи своего творчества. Все это обуславливает различие суждений о художественноэстетических возможностях дизайна, неоднозначное понимание взаимосвязи формы и функции в нем. И все же несколько доминирующих тенденций мы выделим из всего их разнообразия, для начала в западном дизайне. Функционализм – направление в эстетике, основанное на принципе – форма, следующая за функцией в чисто утилитарном плане (без учета социальной составляющей функции). То есть форма в дизайне – результат почти «чисто» инженерной деятельности. Форма строится на основе конструктивных и технологических закономерностей, «человеческие факторы» учитываются в пределах эргономики. Факторы символико-эстетические, художественные, якобы, не должны беспокоить дизайнеров. Крайний функционализм, в значительной степени оправданный для ограниченного круга чисто технических изделий для сферы производства, распространенный на всю среду жизнедеятельности, на область материальнохудожественной культуры, не может быть признан прогрессивным направлением. Это направление менее всего было связано с принципами изобразительных искусств, почти не пользовалось такими понятиями как « композиция», «стиль», «образ» и т.п. Дизайн – специфическая художественная профессия, область самовыражения художника, форма искусства. Это направление, противоположное функционализму, в котором понятие формы переносится из сферы современного изобразительного искусства с преимущественным акцентом на абстрактные формы. Дизайн объявляется свободной игрой форм, выводится из внутренних побуждений художника к творчеству форм. Коммерческий дизайн ( стайлинг) – особый тип формальноэстетической модернизации, при которой изменению подвергается исключительно внешний вид изделия, не связанный со сменой функции и не касающийся улучшения его технических или эксплуатационных качеств. Стайлинг придает изделию новый, коммерчески выгодный вид. Он тесно связан с конкретными характерными чертами образа жизни, с модой и изменением предпочтений. 53 Системный подход в дизайне. В связи с усложнением проектируемых объектов, структура которых была многоуровневой, или относительно несложных объектов, но встроенных в систему многоаспектных связей с производственной, экологической и социально-культурной средой был разработан дизайн с системным подходом. Для таких объектов оказались непригодными традиционные методы дизайна, рассчитанные на проектирование единичных изделий. Такой подход во многом был связан с принципиальным отказом от художественно-интуитивных методов в пользу системотехники, кибернетики и других строго логизированных, научно обоснованных приемов. Ограниченность упрощенного понимания природы творчества в этом методе привела к кризисной ситуации в дизайн-проектировании, осознанной в конце 70- х годов прошлого века. Пришло понимание того, что проектные решения не могут основываться лишь на тщательно собранных научных данных. Нельзя абстрагировать решения от социально-политического и экономического контекстов, целей и задач проектирования. Создание изделий, пленяющих воображение, приносящих наслаждение, удобных, надежных. В 80-90- е годы ХХ века рынок предметов первой необходимости в постиндустриальных странах уходит в прошлое. Бум рутинных покупок «по необходимости» оставлен далеко позади новым рынком – « рынком удовольствия», рынком «эмоциональных покупок». Дизайнеры и конструкторы, не забывая о функциональности, удобстве и безопасности в эксплуатации, делают акцент на оригинальности формальных признаков (пластике, цвете, фактуре и пр.) – на впечатлении от изделий, их эффективности. С упором на подсознательное производятся исследования по выявлению эмоций потребителей не только при эксплуатации изделий, но и мотиваций по выбору тех или иных моделей. В отечественном дизайне первые концепции зародились в конце 50- х, начале 60-х годов, до этого слово дизайн вообще было под запретом. Аксиоморфологическая концепция. Под морфологией понимается структура, которую человек придает веществу природы в процессе своей целенаправленной трудовой деятельности. Предмет выступает на поверхность явлений своей вещной, морфологической стороной и, воспроизводя ее, дизайнер занят поиском естественно-природных, вещественных, натуральных свойств объекта. В понятии аксиологии абстрагируется совокупность полезных функций вещи – ее общественно-ценностные свойства. В концепции намечаются связи дизайна с искусством, делается акцент на выделении условий общественного функционирования вещей, выявлении их культурной ценности. Основные положения концепции, в частности связанные с понятием эстетической ценности, легли в основу анализа и оценки потребительских свойств товаров народного потребления и используются, в частности при оценке промышленных изделий. Типовая номенклатура эстетических показателей качества и степень важности их для некоторых видов товаров приведены в приложении 2. 54 Иной принцип был предложен экспериментальной студией союза художников СССР – это принцип «открытой формы» художественного проектирования, который выражается в четырех положениях: - творческой основой художественного проектирования является изобразительное искусство, оно – источник проектных смыслов и художественных средств арт-дизайна; - художественное проектирование может осуществляться как особый вид коллективного творчества, родственный творчеству театральной труппы; - художественный проект, воплощенный в виде пространственной конструкции, разработанной композиционно, пластически в специфический макетный материал, выступает как самостоятельное, художественное произведение и может быть представлено на выставке или в музее, как результат нового вида художественного творчества; - основным полем приложения художественного проектирования является городская среда в местах « средоточения» архитектуры и традиционного дизайна. Художественного проектирования промышленных изделий не получилось, не было знания техники и технологий, не было связей с промышленностью, и поэтому метод был реализован лишь в архитектуре. Метод дизайн-программ – конкретных практических форм реализации системного дизайна. Этот метод соединяет в целостный процесс разработку эстетико-художественной концепции сложного социально-культурного объекта с разработкой программно-целевой организации системы деятельности по реализации разработанного проекта. В структуру дизайнпрограммы входят четыре блока, каждый из которых представляет собой срез дизайн-программы: проблемно-целевой, концептуальный, организационноуправленческий, проектно-конструкторский. Проблемно-целевой блок содержит формулировку проблемы, цели и задачи программы, а также краткий анализ и оценку исходного состояния проблемы, формулировку конечных проблемных результатов и сроков их реализации. Концептуальный блок содержит описание основного замысла и подхода к решению проблемы. Организационный блок дает характеристику конкретных и детально разработанных форм, методов и порядка организации и управления разработкой программы и контроля за ее реализацией. Проектный блок охватывает вопросы всего комплекса заданий, мероприятий и решений по проектированию комплексного объекта, поэтапно, на всех стадиях формирования и выполнения дизайн-программы, вплоть до промышленной организации проекта. 55 5.3. Основы художественного конструирования ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭСТЕТИКИ (ХУДОЖЕСТВЕННОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ И КОМПОНОВКИ) К общим требованиям технической эстетики относят: выразительность — способность изделия своим внешним видом наглядным образом отображать качество, обеспечивая соответствующее эстетическое восприятие; оригинальность — совокупность своеобразных элементов формы и их отношений, дающих возможность отличить данную машину от ряда однотипных. Понятие оригинальности не исключает, а предполагает сохранение определенных признаков формы: национальных, отраслевых, фирменных; гармоничность — свойство формы машины быть органично согласованной с элементами формы, что достигается определенными соотношениями яркости, цвета, размеров и расположением различных элементов; требование гармоничности распространяется также на согласованность машины с помещением, где она эксплуатируется, в том числе, когда машина является частью ансамбля или функционально связанной системы; требование стилевого единства предъявляют к признакам формы машины, которые отражают исторически сложившиеся социально – экономические и идейно-эстетические принципы, а также художественноконструкторские методы и средства их воплощения; современность стиля — согласованность между общим стилем машины и уровнем развития стиля мира материальной культуры. Ведущими принципами современного стиля формообразования являются: предельная общественная целесообразность, гуманность, демократизм, общий мажорный тон, чистота, ясность, изящество. ЭЛЕМЕНТЫ ДИЗАЙНА. ТОЧКА И ЛИНИЯ Точка. Несмотря на графическую неприхотливость, точка может и несет смысловую нагрузку в дизайне. Если в дизайне присутствует только одна точка, точка посредине пустого поля, человеческий мозг стремится придать ей какой то смысл, значение в зависимости от контекста дизайна, положения на странице. Когда же на странице будут присутствовать две точки, то наш глаз постарается соединить эти две точки в линию. При наличии трех точек мы неосознанно соединим их, чтобы получить треугольник. Этот феномен нашего мышления – бессознательное группирование объектов имеет вполне определенное психологическое обоснование. Группирование, или гештальт – фундаментальный инструмент дизайнера, средство создания последовательной, сбалансированной композиции. Как видно на примере (Рис. 5.1), точки могут быть основой целых оригинальных изображений, где вариации в плотности точек дают ощущение 56 формы ( кстати, и в компьютерных графических форматах – точка ( пиксель) основа графического изображения, хотя это, конечно, не совсем хороший пример). Линия – это след, оставленный движущейся точкой и ее психологическое влияние зависит от направления, толщины и изменений толщины и направления на разных отрезках. Это весьма полезный и многосторонний инструмент дизайнера, который, кстати, может являться как визуальным, так и вербальным символом (вспомните о магическом влиянии стрелок, указывающих направление). Значение линии становится еще более весомым, если мы вспомним, что линии широко распространены в природе, будь то ветки, замысловатый Рис. 5.1. Изображение, вырисунок на камне или полосы на шкуре тигра полненное точками или зебры. Линии, даже в ограниченном представлении могут являть формы, которые могут быть опознаны, одновременно придавая определенную эмоциональную подоплеку изображению. Это можно проиллюстрировать рисунком Сола Штейнберга ( Рис. 5.2) который, несмотря на свой минимализм графических средств, предоставляет много информации об изображаемом предмете. Помимо всего прочего линия может также служить как ограничитель пространства, как неявно присутствующая в объекте деталь. Например, маленькие дети ( и не только они), как правило, начинают рисовать пейзаж с создания контуров Рис. 5.2. Рисунок Сола Штейнбердля земли, неба и других объектов. га: минимум средств – много инЕстественно, достигается это с формации помощью линий. Постепенно мы начинаем понимать, что в действительности предметы не имеют подобных контуров, и начинаем создавать форму переходами цветов, создавая « неявные линии». Но, тем не менее, мы употребляем такие выражения, как «линия горизонта», хотя и понимаем, что в действительности никакой такой линии не существует. Различные варианты изображения линий оказывают определенное воздействие на человека, почти всегда интерпретируются им одинаково. Напри57 мер, каллиграфия будет воспринята многими как разновидность письма, даже при незнании языка на котором написан текст. Современные художники и дизайнеры зачастую используют каллиграфические элементы именно из-за того оттенка таинственности, который несет необычный текст на неизвестном языке. Вспомним хотя бы известную игрушку Warcraft. Может быть, не все замечали, но одним из элементов дизайна является текст, написанный кириллицей. Другие легко воспринимаемые объекты, основой для которых служат линии – это графики. На первый взгляд это неочевидно, но задумайтесь, простой набор линий несет на себе огромную смысловую нагрузку, которая помогает нам проследить развитие события или сопоставить характеристики двух явлений буквально на лету. Однако, все описанные выше случаи применения линий – это, по существу, вербальные символы, а ведь, как было сказано ранее, линии также могут иметь эмоциональное значение. Напомню, что различие во влиянии напрямую зависит от нашего опыта, от того как мы привыкли воспринимать направление и положение в пространстве. Так, к примеру, горизонтальные линии будут восприняты большинством как нечто стабильное, статичное, находящееся в состоянии покоя. Это напрямую зависит от того, что мы привыкли считать горизонтально расположенные по отношению к земле Рис. 5.3. Дизайн горизонтальных объекты находящимися в состоянии линий в архитекруте покоя. Примером может служить пример « дизайна горизонтальных линий» ( Рис. 5.3), который подчеркивает «приземленность» архитектуры, ее функциональность. Напротив, вертикальные линии служат символом возвышенного, духовного. Восходящие линии, которые выходят из поля зрения человека, несомненно оказывают свое влияние и поэтому неспроста доминируют в архитектуре соборов, штаб-квартир корпораций и т.п. Подобное направление линий символизирует нечто превосходящее, недоступное человеческому пониманию, а посему внушающее уважение. Не меньшее воздействие на сознание оказывают линии, имеющие диагональное направление, которые также воспринимаются вполне однозначно. Линии, направленные подобным образом символизируют либо движение, либо нестабильность объекта. Подобная символика может быть обусловлена прежде всего тем, что мы воспринимаем диагонально направленные объекты как нечто среднее между горизонтальным и вертикальным по отношению к земной гравитации, а поэтому логично предположить ( а наш мозг в подобных случаях приходит к решению без участия сознания), что объект либо па58 дает, либо движется. Более того, диагональные линии часто используются в двумерных композициях, где они служат для придания объема, перспективы. Сочетание линий также имеет определенное эмоциональную окраску. Так, сочетание горизонтальных и вертикальных линий символизирует постоянство, стабильность, прочность. Как мы знаем, объект в виде блока, куба достаточно сложно перевернуть, подвинуть, поэтому имеет смысл использовать подобное сочетание, когда требуется достичь эффекта постоянства, надежности, безопасности. С другой стороны, беспорядочные, резкие линии подразумевают ощущения сомнения, капризности, непостоянства. Аналог изогнутых линий можно также найти в природе. За примером далеко ходить не надо – человеческое тело, женское в большей степени, можно обрисовать именно изогнутыми линиями, а поэтому, присутствие в дизайне линий подобного рода, подразумевает чувственные, приятные эмоции. Как уже было отмечено, помимо направления, большое значение имеет качественные характеристики линии, такие как ее толщина и т.п. В современном дизайне изделий техники очень популярны изогнутые (плавные) линии форм (Рис. 5.4). Рис. 5.4. Плавные формы технических изделий: слева – стиральная машина; справа – легковой автомобиль ФОРМА КОНСТРУКЦИИ И СРЕДСТВА ЕЕ СОЗДАНИЯ Предмет утилитарного назначения характеризуется внешней формой, так же как произведение скульптуры и живописи. Самые простые – это известные нам основные геометрические формы: параллелепипед, призма, цилиндр, конус. Возможны и соединения этих геометрических тел, врезка и пересечение их в разных комбинациях. Известно также и два основных вида симметрии – зеркальная и осевая. Фигура человека – пример зеркальной симметрии. Осевая симметрия характерна равноудаленностью точек относительно оси (а не плоскости, как в первом случае). 59 Объемность и форма – это основные характеристики объектов в пространстве. Все предметы нашего мира имеют объем и форму и, конечно же, занимают определенное пространство – три этих понятия неразделимы. Отталкиваясь от трех этих составляющих существует множество способов определения объекта. Так, объекты могут быть двумерными или трехмерными, то есть иметь только высоту и ширину или, вдобавок обладать также третьим измерением – глубиной. В свое время американцы запустили космический корабль, целью которого был поиск чужих цивилизаций. Так вот, наряду с известными музыкальными произведениями и прочими продуктами человеческой жизнедеятельности в корабль была помешена схема. Назначением этой схемы было показать возможному инопланетному зрителю, что человек способен воспринимать форму и глубину, обладает пространственным восприятием. Из-за различий в форме объекты могут также классифицироваться как органические и геометрические. Особенностью предметов, имеющих природное происхождение является ассиметричность форм, некоторая хаотичность, что хорошо видно на примере снежных холмов на рисунке (Рис.5.5). Объекты, имеющие геометрические Рис. 5.5. Снежные холмы: формы всегда основаны на геометрических природная ассиметричность и примитивах, таких как круг, квадрат, куб, хаотичность сфера и т.д. Однако это не означает, что все предметы, созданные человеком имеют правильные, геометрические очертания. Вместе с тем, некоторые предметы, имеющие природное происхождение имеют упорядоченное строение. Напрашиваются очевидные примеры – снежинки, мыльные пузыри, кристаллы (рис. 5.6). Наше восприятие формы зависит от многих факторов. Немаловажным является точка, с которой мы наблюдаем объект и то, в каком окружении данный объект находится. Изменение окружающего пространства способно изменить наше восприятие. Когда фон хаотичен и беспорядочен наше внимание рассеивается, а когда персонаж находится в простой Рис. 5.6. Снежинки:природное обстановке внимание фокусируется на упорядоченное строение объекте. Основные средства создания формы конструкции изделия – организация пространства, масштаб и пропорции объемов изделия, его силуэт и композиция,- ритм его масс, плоскостей и опор, тектоническая 60 структура, цвет и фактура использованного материала, отношение изделия к окружающей среде. Этими средствами художественное конструирование выявляет в облике изделия его назначение и принципы конструктивного решения и в то же время воплощает определенный комплекс идей и технических характеристик, которые связаны с назначением данного изделия, с той ролью, какую оно будет играть в общественной жизни. Одним из основных понятий художественного конструирования изделий является композиция — построение целостного произведения, элементы которого находятся во взаимосвязи и гармоническим единстве. Основу композиции составляет объемно-пространственная структура изделия, отвечающая его назначению и выражаемая в характере взаимосвязи элементов формы изделия, взаимном расположении его частей, пропорциях, ритмическом строе элементов формы и т. п. Композиционной организации формы изделия достигают путем установления взаимосвязи и соподчинения образующих ее элементов. При этом главные и подчиненные элементы, взаимно усиливая друг друга, образуют в целом единство. Если форма изделия неоднородна или размеры его элементов не равны, то композиционное единство формы возникает, если средствами композиции обеспечивается соподчинение одних элементов другим. Например, в устройствах визуального отображения информации ( дисплеях) экран электронно – лучевой трубки занимает доминирующее положение, все другие элементы ( обрамление, клавиатура) дополняют его общую форму, отражая единое композиционное целое. Если изделие состоит из трех частей, то средняя часть из-за своего центрального положения подчиняет себе обе боковые части. Усилить это соподчинение можно путем увеличения средней части. Главный элемент выделяют из соподчиненных элементов размерами, особым расположением приборов и органов управления, цветом, характером членения. Основные средства композиции, придающие изделию соразмерность и гармонию, — масштабность, пропорциональность, ритм, контраст и нюанс, симметрия и асимметрия. Масштабность —зрительно-пространственная характеристика размеров конструкции изделия. В основе масштабности лежит отношение части к целому, изделия в целом и его частей к окружающим предметам и их частям, а также к размерам человека. Характер масштабности обусловлен степенью расчлененности, деталировкой формы. Во многих промышленных изделиях, масштабные характеристики связаны с деталями, размеры которых строго обусловлены техническими и эргономическими требованиями. Например, рукоятки управления, клавиши, кнопки и т.п. имеют относительно постоянные размеры независимо от того, какой величины изделию они принадлежат. Такие элементы и детали носят название указателей масштаба. Выразительная масштабность изделия достигается лишь при соблюдении масштабных закономерностей: маленькая форма должна иметь крупные детали, а большая—относительно мелкие. В качестве примера можно указать на динамику масштабности размеров тела человека при его росте. Так, соот61 ношение высоты головы и высоты тела у новорожденного ребенка 1:4, в 2 года — 1:5, в 5 лет — 1:6, в 12 лет — 1 : 7, у взрослого мужчины это соотношение 1: 8. На масштабное восприятие формы изделия оказывают влияние зрительные иллюзии. Например, вертикальные формы кажутся длиннее равных им горизонтальных форм, квадрат зрительно производит впечатление прямоугольника. Ошибка в оценке высоты в связи с этим может достигать 35%. Светлые предметы, особенно белые, кажутся крупнее равных им темных предметов ( явление иррадиации). Размещенный на более крупной панели прибор кажется меньше идентичного прибора, расположенного на мелкой панели. Пропорциональность — соразмерность частей формы между собой и с целым ( либо, приведение всех частей и деталей целого в определенный пропорциональный строй). От удачно найденного соотношения конструктивных частей изделия зависит в значительной мере его композиционная целостность. При определении пропорциональных соотношений в промышленности нашли широкое применение основные ряды предпочтительных чисел R5; R10; R20; R40 и ряды нормальных размеров Ra5; Ra10; Ra20; Ra40. Большое распространение в природе и технике получили также пропорции, связанные с применением иррациональных величин. Прямоугольники с такими соотношениями размеров сторон образуют фигуры с соотношениями площадей 1:2; 2:3 и т. д. Было установлено, что существует много различных математических соотношений, которые были положены в основу пропорций замечательных творений, обычно в таких случаях говорят о золотом сечении. Золотое сечение – это такое пропорциональное деление отрезка на неравные части ( Рис. 5.7), при котором весь отрезок так относится к большей части, как сама большая часть относится к меньшей; или другими словами, меньший отрезок так относится к большему, как больший ко всему a : b = b : c или с : b = b : а. Рис. 5.7. Геометрическое изображение золотой пропорции Если взять отрезок равный 1 и разделить его в золотом сечении то больший будет 0,618, меньший 0,382. Рост человека делится в золотых пропорциях линией пояса, а также линией, проведенной через кончики средних пальцев опущенных рук, нижняя часть лица – ртом (Рис. 5.8) и т.д. Форма, в основе построения которой лежат сочетание симметрии и золотого сечения, способствует наилучшему зрительному восприятию и появлению ощущения красоты и гармонии. Целое всегда состоит из частей, части разной величины находятся в определенном отношении друг к другу и к целому. Принцип золотого сечения – высшее проявление структурного и функ62 ционального совершенства целого и его частей в искусстве, науке, технике и природе. Рис. 5.8. Золотые пропорции в частях тела человека В дизайне пропорции складываются обычно в результате корректировки уже определившейся основы. Она обусловлена назначением предмета, технологией изготовления и. Т.д. Очень близка к понятию пропорций и область ритмических отношений. Ритм — средство композиции, обеспечивающее выделение и связь элементов формы путем их повторения, чередования, нарастания, убывания. Ритм как средство гармонизации тесно связан с масштабным и пропорциональным строем изделия. Он способствует более четкому зрительному восприятию конструкции. Характер ритма обусловлен функцией и конструкцией изделия. Расположение блоков четкими рядами подчеркивает ритмичность конструкции. Контраст — средство композиции, позволяющее активнее выразить функциональные и конструктивные особенности элементов. Средства контрастирования — цветовые и размерные решения. Те элементы, которые необходимо выделить из общей совокупности, имеют обычно отдельную, неповторяющуюся форму и окрашиваются в контрастирующие цвета. Нюанс — незначительное различие элементов конструкции по форме, размерам и цвету (средство композиции, противоположное контрасту). Симметрия — организация элементов конструкции, основанная на правильном их размещении вокруг центра или оси. Конструкции, не обладающие симметрией, обладают асимметрией. Симметричная композиция подчеркивает статичность изделия, асимметричная композиция—его динамичность. 63 Важное средство композиции—цветовое решение изделия, т. е. Его окраска. Умело применяя те или иные цвета, можно создавать впечатление легкости и тяжести, холода и тепла, простора и тесноты, выступания и отступания элементов и узлов изделия. Цвет также необходим для выявления нужных деталей, элементов или частей изделия и прежде всего опасных в отношении травматизма. Цвет является средством эстетического воздействия, влияя на настроение, поднимая и понижая эмоциональный тонус, вызывая ощущение творческого подъема. Кроме того, цвет способствует образному выражению сущности изделия, обеспечивает его связь с окружающей средой. Как вероятно вам известно, около 80 % информации, которую получает и обрабатывает мозг человека, составляет информация визуальная. И конечно же, цвет играет в нашем восприятии немаловажную роль (Рис. 5.9). Определить цвет достаточно сложно, мы воспринимаем его как неотъемлемую характеристику объекта. Зачастую мы придаем цветам свойства физических объектов, давая цвету оценку мы можем почувствовать его, «взвесить» цвет или «попробовать» на вкус. Рис. 5.9. Цвет и его восприятие человеком Однако вместе с этим каждый, вероятно понимает, что цвет имеет чисто визуальную природу, и поэтому научное определение цвета звучит следующим образом: Цвет – это визуальный эффект, вызванный смешиванием испускаемого света, преломленного или отраженного света. Существует несколько цветовых моделей, с помощью которых практически полностью можно объяснить природу цвета. С первой из них, моделью RYB, вы вероятно, знакомы еще с детства, когда на уроках рисования вам говорили, что смешав желтый и синий цвета вы получите зеленый. Также вам, по64 видимому сообщили, что существуют определенные правила смешивания красок. Эти правила, которые одинаковы для всех пигментов основаны именно на модели RYB, согласно которой существуют три основных цвета, которые являются первичными ( красный, желтый голубой). Эти цвета являются чистыми, то есть их невозможно получить смесями других пигментов, однако сами они могут выступать в роли основы для создания других цветов. Так, смешав в равных пропорциях эти цвета друг с другом, Вы в итоге получите вторичные цвета – фиолетовый, оранжевый или зеленый. С развитием науки о цвете была выведена еще одна цветовая модель, которая корректно отражает природу цвета. В ее основе лежат три первичных пигмента – голубой, желтый и пурпурный (СYM). В данной модели смесью этих цветов можно образовать практически любой цвет так, например, красный – это смесь пурпурного и желтого. Долгое использование модели RYB обусловлено главным образом тем, что истинно первичные пигменты трудно получить в природе. Модель CYM легла в основу современной полиграфии, где для удобства черный пигмент используется как дополнение CYM, и поэтому цветная печать считается четырехцветным процессом. Теплые и холодные цвета. Такая характеристика цвета как теплота во многом определяет воздействия цвета на человека. Собственно, даже для непосвященного человека будет несложным отличить теплый цвет от холодного. Это как раз тот случай, когда оценка зависит от простой эмоциональной оценки. Теплые цвета кажутся близкими, добрыми, внушающими доверие, в то время как холодные как бы находятся на расстоянии, независимы. Если мы обратим свой взгляд на цветовой круг, то увидим, что к теплым можно отнести оранжевые, красные и желтые оттенки. К холодным же мы причислим оттенки зеленого и синего. В приложении 5 приведен характер вероятных ассоциаций, возникающих при восприятии человеком различных цветов. Яркость цвета – важный элемент любого дизайна, влияющий на восприятие в целом, удобочитаемость текста, эмоциональное восприятие. Во многом именно яркость определяет пространственное восприятие изображения. Яркость цветов важна для пространственного восприятия. Можно сказать, существует правило: фон должен контрастировать по яркости с объектами переднего плана. Насыщенность цвета. Степень насыщенности цвета определяется степенью присутствия в оттенке чистого цвета. Синонимами насыщенности могут служить « интенсивность», « хроматичность». Чем выше присутствие чистого хроматического цвета, тем выше насыщенность. Добавление черного, белого или любого другого цвета понижает насыщенность. Для создания гармоничной композиции имеет значение и сочетания цветов, их насыщенность. Гармония цвета. Мир вокруг нас состоит из огромного количества разнообразных, отличных друг от друга объектов, форм, красок, звуков. На первый взгляд кажется, что подобное многообразие должно быть хаотичным, но нет, природа стремится к гармонии, балансу. Задача дизайнера в некото65 ром смысле схожа с задачей создателя этого мира – достичь сбалансированности, гармонии композиции. При этом гармония не является синонимом симметрии, напротив, излишняя упорядоченность может навредить дизайну, сделать его пресным. Баланс, гармонию можно определить как некое сочетание, которое находится где-то между хаотичным и монотонным дизайном. Причина этого определяется особенностями восприятия информации человеком – вопервых, человеческий мозг будет отрицать то, что не сможет упорядочить, понять. Поэтому хаотичное смешение цветов, чрезмерное их обилие в композиции вряд ли найдет должный отклик у аудитории. Однако, дизайн должен также представлять определенный визуальный интерес для зрителя, стимулировать его активность, что подчас не сможет обеспечить монотонный, чрезмерно упорядоченный дизайн. В случае цвета одним из лучших способов избавиться от монотонности – это использовать цвета, которые контрастируют по показателям яркости и насыщенности. Суммируя вышесказанное можно сказать, что чрезмерно сильный сигнал ведет к нарушению гармонии, чрезмерной стимуляции мозга и, как следствие, рассеиванию внимания и раздражению. Чрезмерная целостность композиции же недостаточна для привлечения внимания. Поэтому гармонию можно определить как динамическое равновесие, разумное сочетание упорядоченности и хаотичности, которое варьирует в зависимости от целей дизайнера. Причем это определение можно отнести как к гармонии цвета, так и к балансу в музыке, поэзии и даже сервировке блюд. Несмотря на то, что ни одно цветовое сочетание не является универсальным можно определить несколько принципов, способных облегчить создание сбалансированной композиции. 1. Тщательно подбирайте цвета для композиции. Лучше использовать небольшое количество цветов, чем перенасытить дизайн цветом. Определите разумные на ваш взгляд лимиты для каждого конкретного случая. Использование чрезмерного количества оттенков разных цветов – признак любительского дизайна. 2. Если вы хотите выделить какую либо область вашего дизайна – используйте цвет, который не встречается больше нигде в композиции. Это позволит привлечь внимание к данной области. Повторение цвета в разных областях дизайна, напротив, приближает цвет к фону, делает его неспособным привлекать внимание. Поэтому лучше, чтобы в композиции присутствовал уникальный цвет, который не встречается больше нигде в данном дизайне. 3. Существуют надежные, «объезженные» цветовые аккорды – так, например, хорошо сочетаются теплые и холодные цвета. Экспериментируйте с различными вариациями вашего дизайна – сделайте выбор между динамичностью и мягкостью сочетаний. Динамичная гармония характеризуется сильным контрастом, способна привлечь внимание, в буквальном смысле « заряжает энергией». Мягкие сочетания, напротив отличаются слабой контрастностью цветов, что обеспечит ровное, однозначное восприятие композиции. 66 Конечно же, ваш выбор будет обусловлен прежде всего поставленной задачей – реклама современной одежды может быть динамичной, даже вызывающей, в то время как реклама туалетного мыла, например, должна быть плавной, мягкой. И несколько принципов динамичной гармонии: 1. Прежде чем определить окончательное цветовое решение композиции – проанализируйте его полутоновой вариант. Это позволит вам определить отношения темных и светлых областей композиции и решить, где необходима контрастность, а где она будет лишь отвлекать зрителя. 2. Достигнуть динамизма вам помогут насыщенные цвета и четкие яркостные контрасты. Так, для фона вы можете выбрать неяркие цвета приглушенных оттенков, а для объектов переднего плана подойдут насыщенные цвета с высокими показателями яркости. Причем если основой дизайна является текст желательно использовать максимально возможный контраст по яркости. Это обеспечит его удобочитаемость. 3. Не следует злоупотреблять цветом. Практически в любом случае более выгодным будет сочетание минимального количества цветов. Лучше уделите больше внимания более тщательному подбору цветов. Это как раз тот случай, когда «лучше меньше, да лучше». Переизбыток цветов – распространенная ошибка начинающих дизайнеров, имеющих тенденцию к созданию сочетаний подобных приведенной в качестве примера. Подобный дизайн раздражает, рассеивает внимание, напоминает мелодию расстроенного музыкального инструмента. 4. В поиске инновационных цветовых решений не стесняйтесь заимствовать цветовые сочетания, которые встречаются в природе. Природные цветовые сочетания, полученные «путем проб и ошибок» оптимальны и обеспечат естественное восприятие дизайна. Несмотря на то, что цвет является достаточно эфемерным понятием, цвет всегда воспринимается в контексте формы, поэтому можно говорить о пространственных эффектах цвета. Изменение цвета окрашенной формы, ее положения в композиции в результате может привести к совершенно иному восприятию образа в целом. Как правило, можно говорить о двух основных законах цветовых сочетаний – цвета в любой композиции стремятся либо к объединению, либо к контрасту. Так, например, цвета со схожими показателями яркости, насыщенности и теплоты будут ассимилироваться в группы вне зависимости от их фактического расположения в композиции. И наконец, рассмотрим иллюзию массы цвета. Можно вывести три основные правила: темные цвета тяжелее светлых; насыщенные цвета тяжелее приглушенных; если значения яркости и насыщенности у двух цветов одинаковы, то теплые оттенки будут казаться более тяжелыми. И еще один не маловажный элемент дизайна – движение. Двадцатый век поистине стал веком движения. Автомобили, поезда, самолеты и другие транспортные средства позволили сократить расстояния, развитие средств 67 связи еще более сблизили удаленные точки земного шара. Мы также не мыслим свою жизнь без телевидения или кино, что, по сути, тоже иллюзия движения. И наконец, движение может быть элементом дизайна, управляя четвертым измерением композиции – временем. Определение же такого элемента дизайна, как движение звучит следующим образом – это процесс изменения положения предмета во времени. Движение в дизайне может быть двух типов – действительным и композиционным. С необходимостью учитывать особенности движения предметов в дизайне как нельзя более остро столкнулись первые дизайнеры автомобилей. Несмотря на то, что они, как и современные их коллеги, стремились сделать автомобиль как можно более элегантным, они не учитывали, что необходимо учитывать такое неочевидное на первый взгляд обстоятельство как сопротивление воздуха. В результате, обладая способностью к движению, форма первых автомобилей не отражала эту способность. Однако человек инстинктивно угадывает по форме объекта его способность к скорости и движению. Так, гепарды, птицы и рыбы из-за обтекамых форм служат своего рода символом быстроты, ловкости. Хотя подчас наш мозг допускает ошибки. Например, многие считают медведей неповоротливыми созданиями, хотя эти животные могут спокойно Рис. 5.10. Модель автомобиля начала ХХ века потягаться в беге с заправской лошадью. Так, первые автомобили могли развивать скорость до двухсот километров в час, однако, мало кто из наших современников угадает в автомобиле, изображенном на рисунке такие способности (Рис. 5.10). 6. ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЕ ЗАДАЧИ И ИХ РЕШЕНИЕ Изобретательство – древнейшее занятие человека. Практически с изобретения орудий труда начался процесс очеловечивания человека. Первые орудия труда на создавались человеком, они обнаружены им в готовом виде. Люди заметили, что острыми камнями можно разрезать шкуры убитых животных. Они начали собирать и применять камни. Было обнаружено, что огонь после лесных пожаров греет и защищает. Люди стали сохранять огонь. Люди еще не ставили задач, они открывали готовые решения и пользовались ими. Творчество состояло в применении этих решений. Но стали возникать и изобретательские задачи такого, например, типа: - как заострить затупившийся камень? 68 - как сделать камень удобным для руки? - как уберечь огонь от ветра и дождя? - как переносить огонь с места на место? Для решения задач использовался «метод проб и ошибок», при котором перебираются всевозможные варианты. Продолжительное время поиск вариантов решения велся наугад. Но постепенно сформировались определенные приемы, например, копирование природных прототипов и другие. Накапливались факты, наблюдения, сведения о свойствах веществ. Использование этих знаний конкретизировало направленность поисков, упорядочивало процесс решения задач. Но из века в век менялись сами задачи, они становились сложнее. Сегодня, чтобы найти решение, необходимо проделать множество « пустых проб». Существуют разные суждения об изобретательском творчестве. « Все зависит от случайности, от упорства изобретателя, надо настойчиво пробовать разные варианты» – говорят одни. Другие утверждают, что все зависит от «прирожденных способностей». Однако правда здесь в том, что неэффективен сам «метод проб и ошибок», поэтому многое зависит от удачи и личных качеств изобретателя. Действительно, не каждый способен отважиться на «дикие пробы», не всякий способен взяться за трудную задачу. Необходимы новые методы решения изобретательских задач, и такие методы разрабатываются ( АРИЗ, ТРИЗ). Одним из разработчиков является Г.С. Альтшуллер. Его метод обобщает наиболее сильные стороны в творчестве многих изобретателей и на этой основе предлагается рациональная система решения современных изобретательских задач. Однако, указанная методика – не рецепт для создания изобретений: она не заменяет технические знания, она лишь помогает применять их с предельной эффективностью. Бессистемные поиски решения задач, сопряженные с огромной затратой энергии и времени, методика заменяет рациональной системой. 6.1. Уровни изобретательских задач Научный подход к изучению изобретательского творчества начинается с понимания простой истины: задачи бывают разные, нельзя изучить их «вообще». Есть очень легкие задачи, их решают после нескольких попыток, и есть задачи невообразимой трудности, которые решаются в течение многих лет. Задачи по степени трудности можно разделить на 5 уровней. Для решения самых легких задач, задач первого уровня, характерно применение таких средств, как устройство, способ, вещество, которые прямо предназначены именно для данной цели. Другими словами, для решения первого уровня задач характерно использование готового средства без выбора или почти без выбора. 69 Изобретательские задачи второго уровня приводят к рассмотрению 50…70 вариантов. На это, в принципе, способен каждый инженер. Однако здесь требуются определенное терпение, настойчивость, уверенность в возможности решения задачи. Для решения задач третьего уровня требуется пересмотр уже сотен вариантов решения. Решение задач четвертого уровня требует перебора тысяч и десятков тысяч вариантов решения, чтобы отыскать правильное. При решении задач пятого уровня число проб и ошибок при отыскании правильного варианта возрастает до сотен тысяч и миллионов. Т. Эдисон, например, проделал 50000 экспериментов, прежде чем изобрел щелочной аккумулятор. Задачи высших и низших уровней отличаются друг от друга не только числом проб, необходимых для отыскания решения, но и качественно. Задачи первого уровня и средства для их решения находятся в пределах одной узкой специальности. Задачи второго уровня и необходимые для их решения средства относятся к одной отрасли техники. Для задач третьего уровня решения приходится искать в других отраслях техники. Например, ряд задач деревообработки решается методами металлообработки. Решение задач четвертого уровня следует искать не в технике, а в науке – обычно среди редко применяемых физических и химических эффектов и явлений. При решении задач пятого уровня средства для их решения могут оказаться вообще за пределами современной науки. Требуется сделать открытие, чтобы затем, опираясь на новые научные данные, перейти к решению изобретательской задачи. Из общего числа изобретений примерно 10% приходится на изобретения третьего уровня, 3…4% - четвертого уровня и лишь доли процента изобретения пятого уровня. Наибольший процент изобретений – это изобретения 1 м 2 уровней. 6.2. Техническое противоречие Задача становится изобретательской только в том случае, если для ее решения необходимо преодолеть техническое противоречие. Конструктор при создании изделия обязательно учитывает конкретные условия. При этом выбирает наиболее благоприятное сочетание характеристик изделия. Предположим, что при конструировании самолета выполняются требования по грузоподъемности и скорости, но не полностью решается вопрос с длиной разбега. Тогда взвешиваются эти три важных требования и, как подсказывает логика, соглашаются с несколько увеличенной длиной разбега. Задача решена, но, тем не менее, налицо техническое противоречие. 70 Необходимость в изобретении возникает тогда, когда задача содержит дополнительное требование: выиграть и ничего не проиграть. Обычная задача переходит в разряд изобретательской в тех случаях, когда необходимым условием ее решения является устранение технического противоречия. Всегда ли изобретение связано с устранением технического противоречия? С точки зрения инженера создание изобретения всегда сводится к преодолению (полному или частичному) технического противоречия. Возникновение и преодоление противоречий – одна из главных особенностей технического прогресса. Отмечается , что создание новой машины, игнорируя при этом технические противоречия, трудностей не составляет. Но такая машина оказывается неработоспособной и «нежизненной». Иногда техническое противоречие, содержащееся в задаче, отчетливо просматривается. Таковы, например, задачи, решение которых обычными приемами приводит к недопустимому увеличению веса изделия. Иногда противоречие незаметно, оно как бы растворено в условиях задачи. Тем не менее, изобретатель всегда должен помнить о техническом противоречии, которое ему предстоит преодолеть. В изобретательской практике очень часты случаи, когда главное – обнаружить противоречие, а коль скоро оно обнаружено, преодолеть его не составляет труда. Изобретатель Б. Еликов: «На основании опыта говорю – вы не станете изобретателем, если не научитесь отчетливо видеть противоречия в вещах». Изобретатель Ю. Чепелев: «Надо найти в задаче техническое противоречие, затем использовать подсказываемые опытом и знанием способы устранения этого противоречия». Изобретатель Ю.Чижков: «Одним из главных инструментов при создании изобретений являются анализ технических противоречий». «Не бойтесь технических противоречий» – призывают изобретатели. Преодолению значительных противоречий обязана своим появлением в технике фрикционная передача (передача трением). В свое время считалось, что колеса паровоза и рельсы должны быть зубчатыми, иначе локомотив не сдвинется с места. С тех пор определенное предубеждение против фрикционных передач все-таки осталось. 6.3. Изобретение и его характеристика У каждого изобретателя есть два секрета. Первый заключается в сущности сделанного им изобретения, второй – в том, как было сделано изобретение. Первый секрет становится известным, когда изобретение сделано. Однако второй секрет – как было сделано изобретение – обычно остается не раскрытым. Как делают изобретения? Это главный, первостепенный вопрос. 71 Одним из подходов к созданию изобретений могут служить 4 правила, предложенные Декартом. 1. Ограждать себя от всякой торопливости в суждениях и от всяких предвзятых мнений. 2. Каждый трудный вопрос разлагать на частные вопросы, решаемые легче. 3. Всегда начинать с простейшего и постепенно переходить к более сложному. И даже там, где не представляется постепенность решения, все-таки устанавливать некоторый порядок. 4. Во всех случаях составлять настолько полные обзоры сделанного предшественниками, чтобы быть уверенным, что ничего не пропущено. Однако правила Декарта являются слишком общими и не могут служить методикой создания изобретений. Существуют две особенности при создании изобретения. Изобретение целиком зависит от знаний. А. Эйнштейн говорил: «Без знания нельзя изобретать, как нельзя слагать стихи, не зная языка». Наличие знаний – условие, необходимое для изобретательства, но еще не достаточное. Если бы успех зависел только от знаний, то больше всего изобретений делали бы академики, профессора и т.д. В жизни все иначе: крупнейшие изобретения нередко делаются рядовыми рабочими, техниками, инженерами. Для создания изобретений нужен оригинальный подход к решаемой задаче, привлечение иных, пусть весьма скромных, но новых для данной области технических средств. Изобретение зависит от экспериментов. Однако в настоящее время эксперимент чаще всего играет контрольную роль. КПД при решении изобретательских задач очень невысок даже у опытного изобретателя. ИЗОБРЕТЕНИЕ – это существенно новое решение технической задачи. Но не всякая новизна делает техническое предложение изобретением. Новизна должна быть мировой и сочетаться с полезностью, положительным эффектом, осуществимостью и возможностью воспроизведения предложения. Отметим еще раз, что суть любого изобретения – это устранение противоречий, возникающих при эксплуатации изделия или способа производства. Технические противоречия характерны для всех отраслей техники. Возникновение противоречий тормозит совершенствование всего изделия, устранение противоречий – основа его модернизации. Нужно сказать, что устранение одного противоречия приводит, как правило, к возникновению нового противоречия. Пример технического противоречия. Складируется листовая сталь. Листы стали лежат один на другом без сортировки по толщине. Часто случается так, что лист нужной толщины лежит где-то в середине громоздкой тяжелой металлической стопы. 72 Техническое противоречие устраняется, если листы стали установить вертикально на ребро. Чтобы дать правильную оценку найденному решению, необходимо представить изобретение не в виде опытного единичного образца, а осуществленным и внедренным предельно широко. Надо представить себе, во что обойдется такое внедрение, сложно ли будет его осуществить, удобно или неудобно будет пользоваться изобретением при массовом внедрении. Идею изобретения следует испытывать всесторонне, жестко и безжалостно. Хорошие технические идеи имеют большой «запас прочности», они выдержат любое испытание. Конструктор пользуется уже известными в технике приемами, изобретатель ищет новые пути, новые приемы. Изделие новое с точки зрения конструктора, может и не быть таковым с точки зрения изобретателя. Изобретательское творчество имеет свои специфические особенности. Решая задачу, изобретатель должен пройти три этапа. 1. Выбрать задачу и найти техническое противоречие, которое не позволяет решить задачу известными способами. 2. Устранить причину противоречия путем изменения одной из частей изделия (или одной из стадий процесса). 3. Привести в соответствие с измененной частью другие части изделия (или другие стадии процесса). Иными словами, изобретателю необходимо пройти следующие этапы: анализ – изменение – синтез. В соответствии с этим основные стадии изобретательского творчества называются так: аналитическая, оперативная и синтетическая. Задача обычно формулируется в общем, расплывчатом виде: сделать то-то, добиться того-то, повысить или понизить то-то. При поиске решения изобретатель начинает перебирать без всякой системы всевозможные варианты. Мысль не направлена, поиски идут по случайным путям, а таких путей – множество. Аналитическая стадия и заключается в том, чтобы последовательно шаг за шагом, перейти от общей, весьма, неопределенной, задачи, к конкретному вопросу: при каких условиях снимается причина технического противоречия, вызвавшего появление задачи. Рассмотрение аналитической стадии целесообразно вести по шагам. ШАГ 1. Поставить задачу. ШАГ 2. Представить себе идеальный конечный результат решения задачи. ШАГ 3. Определить, что мешает достижению этого результата ( найти противоречия). ШАГ 4. Установить, почему мешает (найти причину противоречия)? ШАГ 5. Установить, при каких условиях не мешало бы (найти условия, при которых противоречие снимается). 73 Оперативная стадия творческого процесса не имеет единой цепи логических операций. Здесь нужно просто искать требуемое решение задачи. При этом существуют типовые технические противоречия и типовые приемы их устранения. Каждое изобретение имеет 2 стороны: что достигается и какими затратами достигается. Формула хорошего изобретения: максимум нового эффекта при минимуме затрат на реализацию. Аналитическая стадия решения задачи практически дает однозначный ответ. Различие может быть только в форме, в которой выражен этот ответ. Оперативная стадия не отличается однозначностью. Одно и то же техническое противоречие может быть, обычно, устранено различными путями. Поэтому на оперативной стадии критерием для окончательного выбора того или иного способа или приема является эксперимент. Значительную роль на оперативной стадии играет т.н. перенос – устранение технического противоречия с помощью приемов, уже известных в других областях техники. Преимущество переноса в том, что он дает возможность использовать проверенную на практике идею. Чем шире кругозор изобретателя, тем ему легче использовать метод переноса. За оперативной стадией творческого процесса следует стадия синтетическая. Решение задачи на этой стадии представляется в виде следующих шагов. ШАГ 1. Внесение изменений в форму данного объекта (новой сущности изделия должна соответствовать новая форма). ШАГ 2. Внесение изменений в другие объекты, связанные с данным. ШАГ 3. Внесение изменений в методы использования объекта. ШАГ 4. Проверка применимости найденного принципа к решению других технических задач. Выполнение 1 шага синтетической стадии достигается конструкторскими приемами без особых затруднений. Выполнение 2 шага вызывается необходимостью внесения изменений в другие части изделия. Третий шаг синтетической стадии состоит в том, чтобы по новому организовать труд на модернизированном изделии. Четвертый шаг стадии предусматривает проверку применимости найденного принципа к решению других задач (из-за невыполнения 4 шага, например, изобретение железобетона не сразу нашло применение в строительстве). ИЗОБРЕТЕНИЕ – это, прежде всего новая техническая идея. А всякая новая идея потому и новая, что она отрицает какие-то старые идеи. Заложенная в изобретении идея должна быть прогрессивнее, эффективнее уже известных технических идей. Сопоставлять следует идеи и принципы, а не новое изделие со старым. 74 С момента возникновения идеи и до ее реализации проходит определенное время. За это время предложенная конструкция изделия может устареть, тогда как идея и принципы стареют значительно медленнее. Методика изобретательства не сводится только к рациональной системе решения изобретательских задач. Она приучает изобретателя рассматривать технические объекты в их развитии. Рациональная система с ее стадиями и этапами дает лишь общую схему творческого процесса. Используя эту систему, следует иметь в виду и дополнительные правила. Правило первое. Прежде, чем приступить к решению задачи, необходимо четко представлять, в каком направлении идет развитие. Примером развития может служить перевод привода металлорежущих станков от общего ременного к индивидуальному электрическому. Развитие в технике идет таким путем, что часто изобретателям приходится возвращаться к старым идеям, используя их на новом техническом уровне. Над каждой серьезной задачей могут думать одновременно много изобретателей в разных странах. Поэтому, начиная решать задачу, следует задать себе вопрос: «А почему эту задачу не решил никто до меня?». Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо проследить процесс изменения данного технического объекта. Понять логику развития объекта – значит сделать первый шаг на пути к изобретению. Правило второе. Это правило формулируется в двух словах: « Пусть случится!». Чтобы понять правило, рассмотрим пример. Пусть необходимо транспортировать толстолистовую сталь. Трудность такого транспортирования состоит в предотвращении простыми способами падения листа. Применим к решению этой задачи правило «Пусть случится!». Допустим, лист уже упал. Это падение листа приводит к мысли: « А разве нельзя транспортировать лист именно в таком положении?». Это простое правило помогает решать многие задачи. Правило третье. Содержание правила: «Чем больше нарастают трудности при решении задачи, тем ближе верное решение». Или коротко: «Недостатки – это потенциальные достижения». Трудности, при попытках решать задачу, связаны с тем, что изобретатель блуждает в поисках, не зная верного направления решения. В этих условиях очень важно знать хотя бы неверное направление. Тогда остается повернуть на 1800. Предположим, человек с завязанными глазами бродит по большому залу. Если он наталкивается на стену, это уже поможет ему ориентироваться. Зная, куда нельзя идти, легче решается вопрос о том, куда идти можно. Правило четвертое. Иногда отрицательный эффект очень трудно, а порой невозможно устранить. Тогда этот отрицательный эффект компенсируют другим отрицательным эффектом, противоположным по действию. Используя правило «компенсации», изобретатель решает задачу не «в лоб», а обход- 75 ным путем. Это правило чаще всего применяется при решении задач, связанных с оптикой, акустикой, редко с электроникой. Примером применения 4- го правила на практике служит установка на фотоаппарате двух диафрагм – перед объективом и позади его. Установка только одной диафрагмы (любой) приводит к искажению изображения. Возможны случаи, когда никакие приемы не приводят к решению задачи. Это означает, что за решение такой задачи должна браться наука. И лишь после того, как ученые откроют новые физические явления и новые свойства материи, можно будет сделать изобретение. В основе изобретения всегда лежит открытие – установление объективных свойств материи и закономерностей ее развития. Иногда между открытием и изобретением значительный промежуток времени. Первый шаг при решении изобретательской задачи – это выбор самой задачи. Он имеет большой значение для всего творческого процесса. Выбор задачи во многом предопределяет судьбу изобретения и изобретателя. В 1969 году проводилось специальное исследование большого числа отклоненных заявок на изобретения. Оказалось, что из каждых 10 заявок, как правило, в 4- х неправильно выбрана задача. Причем речь идет только о тех случаях, когда задача не диктуется развитием техники, вызвана чьим-то капризом. Такие изобретения – мертворожденные. Если бы они и не были отклонены, их все равно не внедри бы ни на одном предприятии. Труд является творческим, если его результат – создание нового. 6.4. Изобретение. Основные понятия и определения Основные критерии изобретения представлены на схеме (Рис. 6.1). Критерии изобретения Техническое решение задачи Новизна Существенные отличия Положительный эффект Рис. 6.1. Критерии изобретения Техническое решение задачи. Заявляемое решение соответствует этому критерию, если оно носит технический характер, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо. Новизна. Заявляемое решение соответствует критерию «новизна», если оно обладает мировой новизной и если его сущность до даты приоритета заявки не была раскрыта настолько (для неопределенного круга лиц), что стало возможным его осуществление. 76 Существенные отличия. Заявляемое решение соответствует критерию «существенные отличия», если по сравнению с решениями, известными в науке и технике на дату приоритета заявки, оно характеризуется новой совокупностью существующих признаков. Положительный эффект. Это новый, более высокий результат, который общество получает при использовании изобретения, по сравнению с тем результатом, который оно получает от аналогичного предшественника, т.е. прототипа. Существенными признаками изобретения называются такие признаки, каждый из которых, отдельно взятый, необходим, а вместе взятые достаточны для того, чтобы отличить данный объект изобретения от всех других объектов. Объектами изобретения могут быть устройство, способ, вещество. К устройствам относятся машины, приборы, аппараты. Способ – это новый процесс выполнения взаимосвязанных действий над материальным объектом и с помощью материальных объектов. Вещество – это новое, искусственно созданное материальное образование. Аналог изобретения. При создании изобретения заявленный объект сравнивается по технической сущности и результату, достигаемому при его использовании, с уже имеющимся объектом того же назначения. Последний называется аналогом изобретения. Аналогов для одного изобретения может быть несколько. Прототип – наиболее близкий к заявленному объекту аналог. Базовый объект – лучший образец того же назначения, что и изобретение, созданный в России или за рубежом. Формула изобретения – это составленная по установленным правилам краткая словесная характеристика, выражающая техническую сущность изобретения. Формула изобретения должна состоять из двух частей: ограничительной и отличительной. Обе части разделяются словом « отличающийся». То, что стоит до слова «отличающийся», уже известно, то, что стоит после этого слова, придумано изобретателем. 6.5. Описание изобретения. Структура изобретения Описание изобретения должно полностью раскрывать техническую сущность изобретения. Оно должно иметь следующую структуру. 1. Название изобретения и класс международной классификации изобретения (МКИ), к которому относится. 2. Область техники, к которой относится изобретение, и преимущественная область использования изобретения. 3. Характеристика аналога или аналогов изобретения ( если их несколько). 77 Характеристика прототипа, выбранного заявителем. Критика прототипа. Цель изобретения. Сущность изобретения и его отличительные (от прототипа) признаки. 8. Перечень фигур графических изображений (если они необходимы). 9. Примеры конкретного выполнения. 10. Технико-экономическая или иная эффективность. 11. Формула изобретения. 12. Источники информации, принятые во внимание при составлении описания изобретения. 4. 5. 6. 7. ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВНЫМ РАЗДЕЛАМ ОПИСАНИЯ Название изобретения должно строго соответствовать технической сущности изобретения, определять род объекта, к которому изобретение относится, указывать на назначение изобретения. Название не должно содержать отличительных признаков изобретения, но должно быть согласовано с формулой изобретения. Характеристика аналогов изобретения – характеризуются аналогичные решения той же задачи, т.е. аналоги изобретения. Выбор прототипа. Это очень важный этап выявления изобретения. Новизна заявленного решения определяется по отношению к прототипу. Неправильно выбранный прототип может привести к неправильному определению объекта изобретения, его новизны и существенных отличий. Критика прототипа. В этом разделе описываются только те недостатки прототипа, которые устраняются в заявленном техническом решении. Цель изобретения. В разделе приводится ожидаемый от использования изобретения положительный эффект, который направлен на удовлетворение общественной потребности и устраняет недостатки, присущие прототипу. Сущность изобретения. Приводится краткое изложение сущности изобретения в виде совокупности всех существенных признаков. При этом выделяются те из них, которые отличают заявленное техническое решение от прототипа и обусловливают соответствие этого решения критериям изобретения: техническое решение задачи, новизна, существенные отличия и положительный эффект. Для этого проводится сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом. Результатом такого анализа является установление факта соответствия заявляемого технического решения критерия «новизна». После установления новизны приводятся убедительные доказательства соответствия заявляемого технического решения критерию « существенные отличия». 78 Эффективность изобретения. Излагается объективный анализ преимуществ на конкретных фактах (расчетах, экспериментах). Перечень фигур графических изображений. При оформлении графических материалов необходимо строго согласовывать их с текстом описания изобретения: - все признаки формулы изобретения должны быть представлены на чертеже и даны в описаниях; - на чертеже не должно содержаться обозначений (деталей, узлов), не приведенных в описании изобретения; - одна и та же деталь описания на разных фигурах обозначается одной и той же цифрой. Формула изобретения. Содержание формулы изобретения отмеччена ранее. Источники информации. После формулы изобретения приводятся источники информации, выявленные в результате предварительно проведенного патентного поиска. 6.6. Рационализаторское предложение Рационализаторское предложение существенным образом отличается от изобретения, хотя и имеет с ним много общего. Как и изобретение, рационализаторское предложение содержит в себе определенное решение задачи. Изобретение направлено на создание нового, а рационализаторское предложение – на улучшение существующего. Рационализаторским предложением признается техническое решение, являющееся новым и полезным для предприятия, организации или учреждения, которому оно подано, и предусматривающее изменение конструкции изделия, технологии производства или состава материала. Рационализаторское предложение может быть направлено: - на повышение производительности труда; - на улучшение выпускаемой продукции; - на улучшение способов контроля, наблюдения и исследования; - на улучшение техники безопасности и охраны труда; - на более эффективное использование энергии, оборудования, материалов и т.п. ПРИЗНАКИ РАЦИОНАЛИЗАТОРСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ 1. Техническое решение задачи. Рационализатор, используя известные навыки, приемы, технические решения, применяет их там, где они до сих пор еще не применялись. Он вносит изменения, дополнения в технологический процесс, конструкцию или вещество. Эти изменения могут иметь принципиальный или непринципиальный характер. Рационализаторское предложение решает конкретно поставленную задачу. 79 Рационализаторское предложение не создает новых принципов, иначе бы оно было признано изобретением. 2. Новизна. Рационализаторское предложение должно быть новым для организации, в которое оно подано, или для ряда организаций, если оно подается в министерство, ведомство. Если изобретение обладает абсолютной новизной, то для рационализаторского предложения характерна относительная новизна. Не может быть признано рационализаторским предложением то, которое до подачи было предусмотрено действующими нормативами, или было рекомендовано вышестоящей организацией, или было опубликовано, например, в бюллетенях по распространению передового опыта. 3. Полезность. Рационализаторское предложение от использования его на предприятии должно приносить определенную пользу. Это значит, что от применения предложения организация или предприятие должны получить экономический или иной эффект. Только при наличии всех трех указанных признаков можно признать конкретное техническое решение рационализаторским предложением. Отметим еще раз, что ускорение научно-технического прогресса невозможно без повышения творческого потенциала научно-инженерного корпуса и роста его отдачи. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате анализа противоречий, присущих развитию научнотехнической революции в России, был сформулирован ряд парадоксов. Одним из наиболее значимых является ПАРАДОКС КРАТКОВРЕМЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ НОВОЙ ТЕХНИКИ. Опыт технического развития говорит о том, что продолжительность эффективности действующих технических решений сокращалась примерно в два раза за каждые 20 лет. К концу 70-х годов прошлого столетия продолжительность эффективности составляла 7…9 лет. С одной стороны, такой показатель еще не вызывает беспокойства, но с другой стороны, он приближается ко времени разработки новой техники, которое в Росс составляет 4..6 лет. Это означает, что новая разработка на 3/4 стареет морально уже за время своего создания. Естественно, что такая техника после освоения остается эффективной очень короткое время. Положение ухудшается еще и в связи с тем, что при прежнем хозяйственном механизме предпочтение чаще отдавалось не наиболее эффективным решениям, а более легко реализуемым. Это можно назвать также ПАРАДОКСОМ ПРИОЛРИТЕТА МАЛОЭФФЕКТИВНЫХ ЛЕГКОВНЕДРЯЕМЫХ РЕШЕНИЙ. Наукой выдвинуто принципиально новое требование: создавать качественно новые образцы и новые технологии, обладающие долгоживущей – порядка 20…30 лет эффективностью. С парадоксом кратко живущей эффективности новой техники связан ПАРАДОКС ОПЕРЕЖАЮЩЕЙ СТОИМОСТИ. Он заключается в том, что 80 стоимость новых технических систем и технологических комплексов, начиная от отдельных станков и заканчивая промышленными объектами в целом, росла быстрее, чем их эффективность. Например, для Российского станкостроения: рост производительности станков – 15%; рост цен на эти станки – 220…250%. Изготовителю было выгодно завышать цену своих станков, а потребителю было все равно, сколько платить за них из государственного кармана. Имел место ПАРАДОКС СИЛОВОГО НАЖИМА. Проявлялся он в то, что совершенствование новой техники и технологии планировалось сверху и осуществлялось не за счет поиска новых идей и внедрения прогрессивных решений, а путем простого наращивания мощностей и роста потребления сырья, энергии, дорогих материалов. Такой путь развития неизбежно вел к существенному росту себестоимости продукции. Он абсолютно неприемлем в новых условиях хозяйствования. Реализация требований ускорения научно-технического прогресса невозможна без значимых крупных изобретений. Только они могут привести к значительному повышению уровня и качества научно-технических разработок. Последние же напрямую связаны с качеством труда ученых, конструкторов, технологов. Кроме того, скорость освоения и качество новых изделий также зависят от творчества рабочих и инженеров. Следует отметить, что количество образцов новой техники (производительность) удваивается каждые 15 лет, а сложность этой техники (творчество) – каждые 10 лет. Несовпадение по времени роста творческого труда инженеров и производительности их труда обостряет проблему повышения уровня и качества научно-технических разработок. Ускорение научно-технического прогресса, как уже отмечалось, невозможно без повышения творческого потенциала научно инженерного корпуса и роста его отдачи. На 1000 инженеров в стране приходится всего 6, а на 1000 ученых – 52 изобретения. По уровню изобретательской деятельности Россия отстает от многих стран мира. Одна из причин сдерживания творчества – недостаточное методическое обеспечение. Кроме того, развитие массового творчества не выделено в специальную функцию управления, а работа различных органов в данной области не согласована. В практике управления нужен переход от « множества требований» к «множеству предложений» по отношению к человеку – творцу. Необходимо перейти от «метода проб и ошибок» к новой технологии творчества. Перед учеными, конструкторами, изобретателями стоит вопрос так: отказаться от ориентации на средний уровень, сойти с позиций подражания, направит усилия на разработку и освоение лучших в мире образцов. 81 Приложение 1 Классификация и номенклатура показателей эргономического качества оборудования (ГОСТ 15467-79) Характеристики пульта: общая высота пульта при рабочем положении "сидя"-1650 мм, "стоя"- не более 1800 мм; высота столешницы пульта при рабочем положении "сидя" - от 530 до 760 мм, "стоя" - около 1100 мм; ширина пульта (обслуживаемого только в рабочем положении "сидя") - от 380 до 660 мм; расстояние от уровня сиденья кресла оператора до нижнего края столешницы пульта (обслуживаемого только в рабочих положениях "сидя" и "сидя или стоя") - от 150 до 250 мм; высота размещения ОУ для рабочего положения "стоя" - от 1000 до 1600 мм, "сидя" - от 530 до 1040 мм; высота размещения СОИ для рабочего положения "стоя" - от 1100 до 1800 мм, "сидя" - от 850 до 1650 мм. Характеристики кресла человека-оператора: форма сиденья - квадратая; форма спинки - прямоугольная вогнутая, радиус изгиба спинки - от 300 до 400 мм; размер сиденья - 400x400 мм, размер спинки - примерно 300х120 мм; угол наклона сиденья назад - 5-6°, угол наклона спинки - от 5 до 10°; высота подлокотника - должен находиться на одном уровне с поверхностью стола. Размеры свободного места для ног оператора: высота - не менее 600 мм, ширина - не менее 500 мм, глубина - не менее 400 мм. Досягаемость ОУ по горизонтали - полукруг радиусом 600 мм. Расстояния между ОУ (мм): для кнопок - не менее 15; для тумблеров - не менее 19 при размещении во фронтальную линию и не менее 25 при размещении "в глубь" пульта; для поворотных переключателей - не менее 20 при действиях одной рукой и не менее 70 при действиях двумя руками; 82 для рычагов - не менее 50 при действиях одной рукой и не менее 100 при действиях двумя руками; для маховиков и штурвалов - не менее 50 при действиях одной рукой и не менее 100 при действиях двумя руками; для педалей - не менее 200 при действиях одной ногой и не менее 450 при действиях двумя ногами. Размеры ОУ (мм): диаметр кнопок под указательный палец - 10-15, под большой палец - 30, под ладонь - 50; ширина клавиш - 10-20; для поворотных переключателей типа I (с приводным элементом в виде указателя) длина указателя - от 20 до 90, ширина - от 2 до 15, высота указателя от 10 до 40; для поворотных переключателей типа II (с приводным элементом в виде круглой ручки для захвата пятью пальцами) диаметр - от 50 до 120, высота от 38 до 55; для поворотных переключателей типа III (с приводным элементом в виде круглой ручки для захвата двумя-тремя пальцами) диаметр - от 6 до 50, высота - от 12 до 25; для тумблеров широкого применения длина приводного элемента - от 10 до 25, минимальный диаметр - от 3 до 8; для тумблеров специального назначения длина приводного элемента - от 25 до 50, минимальный диаметр - 8-15; для рычагов управления с округлой рукояткой диаметр рукоятки - 30-40, высота - 40-50; для рычагов управления с удлиненной рукояткой диаметр - 20-28, высота рукоятки - 50-100; для маховиков управления и штурвалов при работе двумя руками диаметр обода маховика или расстояние между рукоятками штурвала - 350-400; для маховика при работе одной рукой диаметр обода - 75-80; длина рукоятки на маховике - от 50 до 120, диаметр рукоятки - от 18 до 30; для редко используемых педалей ширина - 90, длина - не менее 75; для часто используемых педалей ширина - 90, длина - 280-300. Требования по соответствию характеристик машинной части «человек – техника – среда» биомеханическим свойствам человека предъявляются в основном к органам управления. Базовые значения биомеханических показателей эргономического качества оборудования таковы. Усилие перемещения (ньютоны): для кнопок под указательный палец - 1-8, под большой палец - от 8 до 25, под ладонь - от 10 до 50; для клавишных переключателей типа 1 - от 2,5 до 4,0, типа 2 - от 4 до 16; 83 для поворотных переключателей типа I - от 2,0 до 20, типа II - от 1,6 до 16, типа III - 1-2; для выключателей и переключателей типа "тумблер" широкого применения от 2 до 3,5; специального назначения - от 3,3 до 5,0; для рычагов управления при работе пальцами - от 5 до 30, кистью - от 5 до 40, кистью с предплечьем - от 15 до 60, всей рукой - от 20 до 150, двумя руками - от 45 до 200; для маховиков управления и штурвалов при работе кистью - до 10, кистью с предплечьем - от 5 до 60, всей рукой - от 10 до 150, двумя руками - от 60 до 200; для ножных педалей при движении стопы - до 100, всей ноги - до 500. Величина перемещения ОУ: для кнопок под указательный палец - от 2 до 6 мм, под большой палец - от 3 до 8 мм, под ладонь - от 5 до 10 мм; для клавишных переключателей типа 1 - от 3 до 6 мм, типа 2 - от 4 до 10 мм; для поворотных переключателей типа I оптимальный угол поворота от среднего положения - 45°, допустимый угол - 60°; для поворотных переключателей типов II и III оптимальный угол поворота при точной регулировке - 60-80° от среднего положения, допустимый угол 120°; для рычагов управления минимальный допустимый ход - 50 мм, оптимальный ход для коротких рычагов (длиной до 200 мм) - от 150 до 200 мм, длиной свыше 200 мм - от 300 до 350 мм; для штурвалов при работе без перехвата рук - угол поворота не более 60° в обе стороны от среднего положения, при работе с перехватом рук - не более 120°; для ножных педалей оптимальный ход при движении стопой - от 15 до 60 мм, при движении всей ногой - до 100 мм. Направление перемещения и положение ОУ при реализации человекомоператором управляющих воздействий типа "пуск", "включено", "увеличение", "плюс", "подъем", "открывание", "вперед", "вправо", "вверх": для кнопок - нажатое положение; для клавиш - нажатое положение; для тумблеров - перемещение снизу вверх, слева направо, от себя; для рычагов - перемещение снизу вверх, слева направо, от себя; для поворотных переключателей - перемещение по часовой стрелке; для маховиков и штурвалов (кроме управляющих клапанами) - перемещение по часовой стрелке; для маховиков и штурвалов, управляющих клапанами, - перемещение против часовой стрелки; для ножных педалей - нажатое состояние. 84 Направление перемещения и положение ОУ при реализации управляющих воздействий типа "стоп", "отключено", "уменьшено", "минус", "спуск", "закрывание", "назад", "влево", "вниз": для кнопок - отпущенное положение; для клавиш - отпущенное положение; для тумблеров - перемещение сверху вниз, справа налево, на себя; для рычагов - перемещение сверху вниз, справа палево, на себя; для поворотных переключателей - перемещение против часовой стрелки; для маховиков и штурвалов (кроме управляющих клапанами) - перемещение против часовой стрелки; для маховиков штурвалов, управляющих клапанами, - перемещение по часовой стрелке; для ножных педалей - отжатое положение. Частота использования ОУ (раз в минуту): для кнопок под указательный палец - не более 10, под большой палец - не более 5, под ладонь - не более 3; для клавиш типа 1 - не более 10, типа 2 - не более 1; для тумблеров широкого применения - не более 10, специального назначения - не более 1; для поворотных переключателей типа I (с усилием перемещения 13, 18, 22 Н) и типа II (с усилием перемещения 5,3; 10; 16,6 Н) - соответственно не более 5, не более 2, не более 1; для рычагов управления, маховиков и штурвалов в зависимости от усилия от 5 до 960 раз за смену (8 ч). Базовые значения психофизиологических показателей, как отмечалось выше, определяют соответствие техники в основном зрительному и слуховому анализаторам человека-оператора. Показатели соответствия техники зрительному анализатору: освещенность на рабочем месте оператора - 400 лк; яркость свечения индикатора на черно-белой электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) - не менее 0,5 кд/м2, минимальная яркость свечения индикатора на цветной ЭЛТ-17, оптимальная - 170 кд/м2; контраст прямой оптимальный - 80-90%, допустимый - 60-90%, контраст обратный для самосветящихся индикаторов - не менее 20%; время представления сигнала для опознания - не менее 2 с; движение отметки сигнала на экране при наличии ориентира распознается при скорости 1-2' в секунду, без ориентира - 15-30' в секунду; размеры знаков на экране в зависимости от сложности - от 15 до 40'; частота кадров для интегральных визуальных индикаторов - не менее 50 Гц; ширина линии на экране индикаторной ЭЛТ зиакографического дисплея-не менее 1 мм при дистанции наблюдения 0,3-0,7 м. 85 Показатели соответствия техники слуховому анализатору: частота для аварийных неречевых сообщений - 800-5000 Гц, предупреждающих - 200- 800, уведомляющих - 200-400 Гц, соответственно предельно допустимый уровень звукового давления сигналов - 120, 115 и 110 дБ; длительность отдельных сигналов и интервалов между ними - не менее 0,2 с, длительность интенсивных сигналов - не более 10 с. Базовые характеристики психологических показателей эргономического качества оборудования включают в первую очередь показатели соответствия техники возможностям человека по восприятию информации, т. е. информационного соответствия индикатора предъявляемой информации и соответствия формы отсчетного устройства индикатора направлению движения отображаемого параметра (объекта). Это следующие параметры. Способ кодирования информации: качественных характеристик объектов - буквами, условными знаками; качественных характеристик типа принадлежности, состояния - абстрактными геометрическими фигурами и цветом; положения объекта в пространстве, направления его движения - ориентировкой линии на индикаторе; количественных характеристик объекта - цифрами; размещения объекта в пространстве - положением указателя на индикаторе; контуров, траекторий движения - типом линии (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная); состояния объекта - яркостью и частотой мельканий. Оформление шкальных индикаторов и их элементов: модуль оцифровки оптимальный - 10, допустимые - 1 и 5; число делений шкалы - минимально необходимое для установленной точности считывания; ориентация цифр шкалы - соответственно типу шкалы; представление цифр для считывания - в вертикальном положении; для неполной круговой шкалы между началом и концом шкалы - видимый промежуток размером, большим основного деления; разбивка шкалы - равномерная, число делений шкалы на модуль оцифровки одинаковое по всей шкале; значения показателей приборов возрастают слева направо или снизу вверх (за исключением глубиномеров, значения на шкалах которых возрастают сверху вниз); указатель не должен перекрывать оцифровку, расстояние между указателем и делением шкалы - не менее 1,5 мм, форма указателя - простая клиновидная; цвет окраски указателя и деления шкалы - одинаковый. 86 Характеристики элементов шкал приборов: высота цифр и букв на неподвижных шкалах-10-25', на подвижных-12-25'; отношение ширины знака к высоте на шкалах с указателями - 3:5 или 2:3, на счетчиках - 2:3 или 1:1; толщина основных линий для цифр и букв при прямом контрасте - 1/6-1/8 высоты знака, при обратном контрасте - 1/10-1/13 высоты знака; интервал между знаками - 0,5-1,0 ширины знака; расстояние между соседними делениями при прямом контрасте - не менее одной ширины отметки шкалы, при обратном контрасте - не менее двойной ширины отметки шкалы. Показатели соответствия техники мнемическим возможностям человека характеризуют: предъявление информации для оперативного запоминания и последующего использования (оно должно включать не более 5-9 символов, причем возможна их перекодировка с повышением объема информации в 1,5 ра-за); предъявление информации для долговременного запоминания и последующего использования (оно должно проводиться с достаточными для 100%ного воспроизведения повторениями). Показатели соответствия техники возможностям человека по принятию решений определяются, исходя из анализа логической организации деятельности оператора - алгоритмов деятельности. Последние не должны иметь более трех исходов в точках ветвления; рекомендуемый коэффициент стереотипности алгоритма деятельности составляет не менее 0,25 и не более 0,85, а коэффициент логической сложности - не более 0,2. Номенклатура показателей эргономического качества является открытой, т. е. может быть дополнена по мере создания новых технических средств и изделий, а также накопления экспериментальных данных о них. 87 Приложение 2 Номенклатура эстетических показателей качества В таблице представлена типовая номенклатура эстетических показателей качества некоторых изделий. Условные обозначения: «+» – показатели, важные для предметов данного вида; «++» – особо важные показатели качества. Декоративная ваза Холодильник Ткань для костюма Телевизор Авторучка Катер Рациональная организация формы Композиционная целостность Обувь Художественная выразительность Предметы потребления Костюм мужской Эстетические показатели качества Комплексные Единичные + + ++ + - + + + + + + + ++ ++ + + ++ ++ ++ ++ + + + + ++ ++ ++ + ++ + + + ++ ++ ++ ++ + ++ + ++ + + - + + ++ + + + + + + + + + + ++ ++ + + + + ++ + ++ ++ + + - ++ + + + + ++ + + + + + + + + ++ + + Образная выразительность Оригинальность Стилевая определенность Соблюдение требований моды Соответствие окружающей среде Функциональная обусловленность Соответствие эстетически значимой формы конструктивному и технологическому решению Соответствие эстетически значимой формы эргономическим требованиям Гармоничность объемнопространственной структуры Тектоничность Пластичность 88 Приложение 2 (продолжение) Номенклатура эстетических показателей качества Обувь Декоративная ваза Холодильник Ткань для костюма Телевизор Авторучка Катер Предметы потребления Костюм мужской Эстетические показатели качества Комплексные Единичные + + + + + + + + ++ ++ + + + + + + + + + + ++ ++ + + + + ++ ++ + ++ + + Упорядоченность графических и изобразительных элементов Цветофактурное решение: цвет фактура орнамент Приложение 3 Требования освещенности рабочих мест Условные обозначения: ww – теплый белый свет; nw- обычный белый свет; tw- дневной белый свет. Тип помещения Складские помещения Комнаты отдыха, сантехнические помещения, столовые Медицинские учреждения, больницы Коридоры и лестничные пролеты Офисные помещения Офисные помещения с достаточным дневным светом Большие офисные помещения - с высокой степенью отражения - со средней степенью отражения 89 Освещенность, люкс 200 Цвет света 200 500 100 500 ww, nw ww, nw ww, nw ww, nw 300 ww, nw 750 1000 ww, nw ww, nw ww,nw Приложение 3 (продолжение) Требования к освещенности рабочих мест Тип помещения Чертежные мастерские Помещения для переговоров Помещения для посетителей Помещения с компьютерами Помещения с измерительными инструментами Лаборатории Помещения для работ, требующих зрительного напряжения Контроль цвета Ювелирные мастерские Мастерские по изготовлению оптики и часов Мастерские по обработке драгоценных камней Помещения для сортировки бумаги Ретушь, литография набор Контроль цветов Гостиницы и рестораны - Приемные - Рестораны - Буфеты - Общие помещения - Кафе самообслуживания Парикмахерские Косметические салоны 90 Освещенность, люкс 750 300 200 500 300 300 Цвет света 500 1000 1000 1500 1500 750 1000 1500 ww, nw ww, nw ww, nw, tw ww, nw, tw ww, nw, tw ww, nw ww, nw, tw ww, nw, tw 200 200 300 300 300 500 750 ww, nw ww ww, nw ww, nw ww, nw ww, nw, tw ww, nw, tw ww, nw ww, nw ww, nw ww, nw ww, nw ww, nw Приложение 4 Световой поток разных источников света Источник Лампа накаливания тепло белый свет Галогенная лампа 12В тепло белый свет Галогенная лампа 220В тепло белый свет Люминесцентная лампа компактные длинные тепло белый свет холодно белый свет нейтрально белый свет Ртутная лампа тепло белый свет нейтрально белый свет Натриевая лампа желтый свет Металлогалогенная лампа тепло белый свет холодно белый свет Мощность Ватт 15 25 40 60 75 100 20 35 50 75 100 150 200 300 400 500 4 6 8 13 15 16 18 36 58 50 80 125 250 400 35 50 70 100 150 250 400 39 75 150 91 Световой поток Люмен 90 230 430 730 960 1380 340 670 1040 1280 1650 2600 3200 5000 6700 9500 120 240 450 950 950 1250 1350 3350 5200 2000 4000 6500 14000 24000 2000 3500 5600 9500 15500 30000 51500 3000 5100 12500 Срок службы Часы 1000 2000-4000 2000-4000 7500-8500 8000-12000 8000-10000 6000-9000 Приложение 5 Характер вероятных ассоциаций, возникающих при восприятии цветов Белый Светло-серый Темно-серый Черный 92 + + + Успокаивающие + + + Угнетающие Возбуждающие Отступающие Тяжелые Легкие Спектральные и пурпурный + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Ахроматические цвета + + + + Выступающие Красный Оранжевый Желтый Желто-зеленый Зеленый Зелено-голубой Голубой Синий Фиолетовый Пурпурный Холодные Характеристика цветов по ассоциациям Теплые Наименование цветов + + + + + + + + + СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход. Перевод с польского. – М.: Мир. 1981, 266 с. 2. Чайлд Д. Оптимальное проектирование. Перевод с англ. – М.: Мир, 1981, 266 с. 3. Хилл П. Наука и искусство проектирования. Перевод с англ. – М.: Мир, 1973, 259 с. 4. Джонс Дж. К. Инженерное и художественное конструирование. Современные методы проектного анализа. – М.: Мир, 1976. 5. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. – М.: Машиностроение, 1998, 368 с. 6. Таленс Я.Ф. Работа конструктора. – Л.: Машиностроение, 1987, 255с. 7. Пигоров Г.С. Интенсификация инженерного творчества. Потребности, методы, формы организации. М.: Профиздат., 1989, 192 с. 8. Миндин Я.З. Логика конструирования. – М.: Машиностроение, 1969, 122 с. 9. Горский В.А. Техническое конструирование. – М.: Досааф, 1977, 125с. 10. Минарвин Г.Б., Мунипов В.М. О красоте машин и вещей. – М.: Московский рабочий, 1971, 149 с. 11. Ошибка! Как ее предотвратить. Заметки конструктора. – М.: Московский рабочий. 1971, 262 с. 12. Протиков А. С. Надежность машин. – М.:, 1978. 13. Сорин Я.М. Физическая сущность надежности. – М.: Изд-во Комитета стандартов, 1960. 14. Зизюкин М.И. Надежность текстильных и швейных машин. – М.: Машиностроение, 1973, 232 с. 15. Макеев Е.Л. Инженеру об изобретении. – М.: Атомиздат, 1974, 280с. 16. Картавов С.А. Основы рационального проектирования машин. – Киев, Гостехиздат, 1954. 17. Решетов Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин. – М.: Высшая школа, 1974, 202 с. 18. Доркин А.И. Изобретателю и рационализатору. Справочное пособие. – М.: Профиздат, 1975, 128 с. 19. Альтшуллер Г. Как научиться изобретать. – Тамбов, 1961, 128 с. 20. Безсонов Н.В. Справочник изобретателя и рационализатора. Вопросы и ответы. – М.: Профиздат, 1985, 267 с. 21. Голдин Я.С., Бобров Ю.А. Строителю об изобретательстве и рационализации. – М.: Стройиздат, 1989, 256 с. 93 22. Розенсон Г.С. Подготовка и оформление заявок на изобретения. Инструктивно-методические материалы. – М.: ВИНИТИ, 1987, 110с. 23. Мунипов В.М., Зинченко В.П. Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды: Учебник. – М.: Логос, 2001, 356 с. 24. Рунге В.Ф., Сеньковский В.В. Основы теории и методологии дизайна. Учебное пособие ( конспект лекций) – М.: М3-Пресс, 2003, 252 с. 25. Основы методики художественного конструирования. – М.: ВНИИТЭ, 1970. 26. Быков З.Н. и др. Художественное конструирование. Проектирование и моделирование промышленных изделий: Учеб. Для студентов худ-пром. Вузов. – М.: Высш.шк., 1986. 27. Тьялве Э. Краткий курс промышленного дизайна. Пер. с англ. – М.: Машиностроение, 1984. 28. Устинов А.Г. Цвет в производственной среде. – М.: ВНИИТЭ, 1967. 29. Рунге В.Ф. Эргономика в дизайн-проектировании. Учебное пособие. – М.: МЭИ (ТУ), 1999. 30. Лазарев Е.Н. Дизайн: от формы вещи до духа человека// Дизайн для всех. Альманах, 1992. №1. 94 СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ 1. ВВЕДЕНИЕ 3 4 2. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ИЗДЕЛИЯМ 2.1. Эксплуатационные требования 2.2. Социальные требования 2.3. Экономические требования 2.4. Технологические требования 7 7 12 13 16 3. СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ 3.1. Содержание проектных и конструкторских работ 3.2. Ошибки при конструировании 3.3. Об авторском надзоре 3.4. Сведения об эргономике 17 18 27 29 31 4. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ 4.1. Способы формирования идей 4.2. Содержание творческого процесса 4.3. Препятствия творчеству 4.4. Как убеждать в правильности своих идей 41 42 47 48 49 5. ДИЗАЙН. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И МЕТОДОЛОГИИ 5.1. Специфика дизайна. Основные понятия и определения. 5.2. Теоретические концепции дизайна 5.3. Основы художественного конструирования 50 6. ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЕ ЗАДАЧИ И ИХ РЕШЕНИЕ 6.1. Уровни изобретательских задач 6.2. Техническое противоречие 6.3. Изобретение и его характеристика 6.4. Изобретение. Основные понятия и определения 6.5. Описание изобретения. Структура изобретения 6.6. Рационализаторское предложение 68 69 70 71 76 77 79 50 53 56 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80 ПРИЛОЖЕНИЯ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 82 93 95 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ (ОСНОВЫ) Учебное пособие Редактор В.В. Сизова Техн. редактор И.Д. Стукалова Компьютерная верстка Б.Е. Кочегаров Лицензия 020466 от 04.03.97 г. Подписано в печать Формат 60х84/16 Усл. печ.л. 6 . Уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Заказ . Издательство ДВГТУ 690950, Владивосток, ул. Пушкинская, 10 Типография издательства ДВГТУ 690950, Владивосток, ул. Пушкинская, 10 96
