Bài 19: Các bước cơ bản trong thiết kế kĩ thuật | Công Nghệ 8 | Chương V: Thiết kế kĩ thuật - Lớp 8 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

(Trang 96)

Mô tả được các bước cơ bản trong thiết kế kĩ thuật

Quan sát Hình 19.1 và cho biết hai chiếc ghế ngồi có đặc điểm chung nào? Hãy dự đoán nhu cầu, vấn đề cần giải quyết ở đây là gì khiến các kĩ sư thiết kế ra những chiếc ghế như vậy?

Hình 19.1. Ghế ngồi

I. Khái quát về tiến trình thiết kế kĩ thuật

Thiết kế kĩ thuật được thực hiện theo một số bước cơ bản:

Bước 1: xác định vấn đề, xây dựng tiêu chí cần đạt của sản phẩm;

Bước 2: tìm hiểu tổng quan, đề xuất và lựa chọn giải pháp;

Bước 3: xây dựng nguyên mẫu;

Bước 4: thử nghiệm và đánh giá,

Bước 5: lập hồ sơ kĩ thuật (Hình 19.2).

Các bước có thể lặp lại nhiều lần trong quá trình thực hiện cho đến khi sản phẩm đáp ứng được yêu cầu và giải quyết được vấn đề đặt ra.

Hình 19.2. Các bước cơ bản trong thiết kế kĩ thuật

KHÁM PHÁ

Thiết kế kĩ thuật gồm những bước cơ bản nào? Bước nào quyết định sản phẩm được hoàn thiện tiếp hay phải điều chỉnh lại?

(Trang 97)

II. Nội dung các bước trong thiết kế kĩ thuật

1. Xác định vấn đề, xây dựng tiêu chí

Bắt đầu thực hiện thiết kế sản phẩm, người thiết kế cần xác định rõ vấn đề, mô tả cụ thể tình huống thực tế. Từ đó xác định rõ:

Vấn đề, nhu cầu chính cần giải quyết là gì?

Tại sao cần phải giải quyết vấn đề đó?

Vấn đề được giải quyết mang lại lợi ích gì, cho ai?

Cần thiết kế sản phẩm gì? Sản phẩm được thiết kế cần đạt tiêu chí gì?

Vấn đề hay nhu cầu được phát hiện thông qua quan sát tự nhiên, đọc tài liệu, khảo sát thị trường hay nguyện vọng của người tiêu dùng. Vấn đề cũng được phát hiện qua những bất tiện trong sinh hoạt, lao động và những sản phẩm cũ cần được cải tiến.

Tiêu chí cần đạt của sản phẩm được phát biểu rõ ràng, thể hiện thông qua: chức năng, độ bền, tính thẩm mĩ, giá thành khối lượng, kích thước, kiểu dáng, hiệu suất sử dụng năng lượng hay nhiên liệu, bảo vệ môi trường,...

Đọc nội dung mục 1 và cho biết cách nào được sử dụng để xác định vấn đề?

Ví dụ: Thiết kế bộ ghế xếp gọn

1. Xác định vấn đề và xây dựng tiêu chí

Tại một số khu phố của những thành phố lớn, nhiều căn hộ của người dân có diện tích nhỏ, khó khăn trong bố trí các phòng, nhất là phòng khách. Việc bố trí 1 bàn uống nước và 4 - 5 ghế ngồi làm cho phòng khách thêm chật chội. Đây thật sự là một vấn đề cần giải quyết.

Để giải quyết vấn đề nêu trên, các yêu cầu chủ yếu đặt ra đối với nhà thiết kế có thể là: thiết kế bộ ghế ngồi đảm bảo các đặc điểm: nhẹ, vừa đủ ngồi, dễ dàng xếp gọn, giảm diện tích chiếm chỗ, bền, đẹp. Bên cạnh đó, có thể thêm các tiêu chí về kích thước, tải trọng, khối lượng, giá thành, sự thân thiện với môi trường của sản phẩm.

LUYỆN TẬP

Hãy quan sát môi trường xung quanh và công việc hàng ngày của bản thân em, chỉ ra một vấn đề hoặc nhu cầu cần được giải quyết. Mô tả cụ thể tình huống và xác định cần thiết kế sản phẩm gì? Nêu ba tiêu chí cần đạt của sản phẩm dự định thiết kế.

2. Tìm hiểu tổng quan, đề xuất giải pháp

Tìm hiểu tổng quan cần tổng hợp thông tin khoa học liên quan đến sản phẩm và các sản phẩm tương tự đã có trên thị trường để có cơ sở khoa học và công nghệ giúp giải quyết vấn đề; kế thừa ưu điểm của các giải pháp đã có và tránh được các sai lầm khi thiết kế, những nhược điểm của giải pháp cũ. Đồng thời, đánh giá nhu cầu của người dùng đối với sản phẩm dự kiến thiết kế.

Trên cơ sở đó, đề xuất một số giải pháp; đánh giá ưu, nhược điểm của mỗi giải pháp để lựa chọn giải pháp tối ưu nhất trên cơ sở điều kiện kinh tế, nguồn lực sản xuất, thời gian,... Giải pháp được lựa chọn cần bám sát tiêu chí cần đạt của sản phẩm.

(Trang 98)

Ví dụ: Thiết kế bộ ghế xếp gọn

2. Tìm hiểu tổng quan, đề xuất giải pháp

Với các tiêu chí cần đạt được như trên, nhà thiết kế tìm hiểu trên thị trường các loại ghế hiện có giúp giảm không gian khi xếp gọn. Qua nghiên cứu, trên thị trường đã có hai giải pháp để giải quyết vấn đề đặt ra là: thiết kế ghế gập hoặc ghế có thể xếp chồng. Cả hai sản phẩm đều hướng tới giảm không gian chiếm chỗ khi không sử dụng bằng cách gập lại hoặc xếp chồng lên nhau.

Hình 19.3. Một số bộ ghế trên thị trường

Trong bước tổng quan, nhà thiết kế còn tìm hiểu về các cơ sở khoa học và công nghệ để giải quyết vấn đề: ví dụ, kiến thức về vật liệu và độ bền, các phương án gia công, lắp ráp tạo thành ghế, giải pháp trang trí cho ghế; cơ sở để giảm khoảng trống khi xếp gọn.

Trên cơ sở các thông tin khoa học, giải pháp công nghệ đã tìm hiểu, các loại ghế đã có trên thị trường, người thiết kế có đủ cơ sở để đề xuất và lựa chọn giải pháp có tính mới và tính sáng tạo so với những sản phẩm trước đó. Trong ví dụ này, cơ chế lồng ghép được sử dụng để tận dụng khoảng không bên trong mỗi chiếc ghế. 

Hình 19.4. Bộ ghế lồng ghép

(Trang 99)

3. Xây dựng nguyên mẫu

Giải pháp lựa chọn cần được thể hiện dưới dạng bản vẽ chi tiết có đầy đủ thông tin để chế tạo nguyên mẫu. Trên cơ sở đó, xác định kết cấu, chuẩn bị và tính toán vật liệu, lập kế hoạch và tiến hành chế tạo nguyên mẫu.

Nguyên mẫu là phiên bản đầu tiên của sản phẩm, có thể được làm bằng vật liệu khác với sản phẩm cuối cùng để tiết kiệm thời gian và chi phí. Mẫu này được kiểm tra, đánh giá theo các tiêu chí cần đạt của sản phẩm.

Ví dụ: Thiết kế bộ ghế xếp gọn

3. Xây dựng nguyên mẫu

Trên cơ sở giải pháp đề xuất ở bước 2, nhà thiết kế lựa chọn vật liệu, thực hiện các phương pháp gia công, lắp ráp để tạo thành sản phẩm trong thực tế của bộ ghế. Sau khi xây dựng nguyên mẫu, sản phẩm thực được tạo ra như Hình 19.5.

Hình 19.5. Sản phẩm ghế thực:

khi đã lắp ghép lại (a) và khi tách rời ra (b)

KHÁM PHÁ

Quan sát Hình 19.5, cho biết cần phải chế tạo bao nhiêu chi tiết để lắp ráp được một chiếc ghé? Bộ ghế này được sử dụng như thế nào?

4. Thử nghiệm, đánh giá

Nguyên mẫu được thử nghiệm, đo lường các thông số kĩ thuật, so sánh với các tiêu chỉ đã đặt ra cho sản phẩm. Trên cơ sở đó, thực hiện các điều chỉnh cần thiết cho tới khi đáp ứng được các tiêu chí đã nêu của sản phẩm.

- Quá trình thử nghiệm, đánh giá thường có sự tham gia của chuyên gia, khách hàng cùng với nhà thiết kế.

- Ngày nay, máy tính và các phần mềm mô phỏng hỗ trợ rất tốt việc thiết kế và thử nghiệm sản phẩm nên một số trường hợp sẽ không cần chế tạo nguyên mẫu.

(Trang 100)

Vi dụ: Thiết kế bộ ghế xếp gọn

4. Thử nghiệm và đánh giá

Nguyên mẫu được xây dựng ở bước 3 sẽ được thử nghiệm bằng các phương pháp khác nhau để đảm bảo đáp ứng các tiêu chí đặt ra như: đo kích thước cân nặng; thử tải trọng; thử nghiệm quá trình lồng ghép, tháo rời bộ ghế xếp gọn. Trong quá trình thử nghiệm, phát hiện những hạn chế, khiếm khuyết của bộ ghế, tiến hành điều chỉnh cho tới khi hoàn toàn đáp ứng các tiêu chí đặt ra ban đầu.

5. Lập hồ sơ kĩ thuật

Bước cuối cùng của thiết kế kĩ thuật là lập hồ sơ kĩ thuật cho sản phẩm thiết kế. Hồ sơ kĩ thuật bao gồm: bản vẽ kĩ thuật để chế tạo sản phẩm, các tài liệu liên quan đến hướng dẫn sử dụng, lắp đặt, vận hành và sửa chữa sản phẩm.

Sau đó, nhà thiết kế có thể công bố kết quả hoặc đăng kí bản quyền sáng chế nếu giải pháp có tính mới và tính sáng tạo.

LUYỆN TẬP

Trong các bước nêu trên của quá trình thiết kế kĩ thuật, bước nào thể hiện tính mới, tính sáng tạo của sản phẩm, giải pháp?

VẬN DỤNG

Chọn một sản phẩm bất kì trong gia đình, em hãy:

1. Tìm hiểu một số sản phẩm tương tự có trên thị trường;

2. So sánh sản phẩm của gia đình em với các sản phẩm em tìm hiểu về tính mới, tính sáng tạo.