Начинать работу над проектом надо с выбора темы. Вы можете предложить её сами.
Следует выбрать для себя объект проектирования, т. е. изделие или произведение, социальное мероприятие или услугу, которые вы действительно хотели бы усовершенствовать, предложить на рынок, с помощью которых можно было бы удовлетворить какие-либо потребности людей.
К выбору темы проекта предъявляются определённые требования:
объект проекта должен быть вам хорошо знаком, понятен, а главное – интересен;
будущее новое изделие (услуга, мероприятие) должно изготовляться промышленным или кустарным способом с определённой программой выпуска и расчётом на массового или единичного потребителя;
вы должны быть уверены, что выбранный объект позволит вам реализовать себя в творчестве, что он вам по силам, что вы справитесь с поставленными задачами;
нет необходимости в оригинальности выбора темы – пусть объектами проектирования будут достаточно простые вещи;
допустимо, если в учебной группе, классе темы будут повторяться, в процессе проектирования вы поймёте, что двух одинаковых проектов не бывает.
На следующем этапе проектирования образов (моделей) будущего изделия разрабатывается банк идей. От части из них, может быть, придётся отказаться, однако некоторые детали, нюансы, находки могут ещё пригодиться в дальнейшем.
Образ будущего изделия лучше всего, конечно, передаёт рисунок. На первых порах не следует пренебрегать чертежами, сделанными от руки, рабочими зарисовками. Не беда, если вы не слишком хорошо рисуете, – чем больше вы будете стараться передать свою мысль на бумаге, чем больше вас это будет увлекать, тем скорее придёт умение рисовать.
Есть одно учебное задание, которым часто пользуются проектировщики на этапе формирования банка идей. Оно называется клаузурой – это образ будущего изделия в целом (а также его деталей), выполненный в виде рисунков.
Образ будущего изделия должен иметь законченную композицию и выразительность. Можно использовать любые изобразительные средства (надписи, выделения цветом, даже наложение изображений), лишь бы была достигнута предельная информативность.
Попробуйте сами выполнить эскизы своего будущего изделия.
Тема проекта выбрана, и вы уже кое-что знаете об изделии на уровне образа, представления. Однако теперь ещё надо ответить (в первую очередь себе) на следующие вопросы:
Что из подобных товаров уже предлагает рынок? Какова их эволюция и тенденция изменения? Существует ли конкуренция? Есть ли динамика рыночной цены? Каковы плюсы и минусы этого производства?
Кто потенциальные потребители вашего изделия (возраст, пол, социальное положение, образ жизни, уровень материального состояния, уровень культуры и др.)?
Какие потребности вы собираетесь удовлетворить внедрением своего изделия, услуги, мероприятия (улучшение потребительских или эстетических качеств; изменение себестоимости и цены; расширение рынка; сокращение производственных, торговых и транспортных расходов и др.)?
Теперь вам надо проанализировать ваше отношение к выполнению проекта и преодолеть несколько психологических барьеров. При выполнении проектов вы впервые знакомитесь с вероятностными решениями задач, когда критерий правильности не связан с соответствием некоему эталону. Естественно, велика боязнь сделать что-либо не так.
Для снятия этого психологического барьера вам следует уяснить, что правильность предлагаемого решения определяется, во-первых, количеством рассмотренных вариантов, во-вторых, обоснованностью их принятия или отрицания – убедительностью аргументации. Не стоит бояться сообщать о возникающих проблемах, обращайтесь к учителю и товарищам за конструктивной помощью.
Материал для изготовления изделия следует выбирать по критериям:
пригодность материала к обработке с учётом возможностей школьных учебных мастерских;
прочность, долговечность;
стоимость материала;
стоимость его обработки (затраты электроэнергии и рабочего времени);
амортизация оборудования.
Планирование процесса изготовления. Разработка вариантов технологического процесса. Анализ выбранных методов производства в соответствии с возможностями и имеющимися ресурсами.
Корректировка плана в соответствии с приведённым анализом правильности выбранных вами решений.
Оценка стоимости готового изделия. Разработка возможностей его реализации с учётом спроса на данную продукцию.
Выполнение проекта.
Защита проекта.
Содержание проекта
Любой проект включает в себя:
пояснительную записку, в которой отражён путь от замысла, через поиски идей и решений, через графическое их воплощение – схемы, рисунки, чертежи – к окончательному проектному решению (пояснительная записка выполняется на листах формата А4, на одной стороне, рукописно и/или на компьютере, имеет титульный лист, содержание, список использованной литературы);
материальное воплощение проекта (изделие, опытный образец, макет, тексты, рисунки, фотографии, видеофильмы и т. д.);
публичную защиту выполненного проекта и его результатов.
Оценка проекта
Надо научиться оценивать свои проекты и проекты других людей.
Оценка проекта может проводиться по следующим пяти критериям на четырёх уровнях (0, 5, 10, 20 баллов):
аргументированность выбора темы, обоснование потребности, практическая направленность проекта и значимость выполненной работы;
объём и полнота разработок, выполнение этапов проектирования, самостоятельность, законченность, подготовленность к восприятию проекта другими людьми, материальное воплощение проекта;
уровень творчества, оригинальность темы, подходов, найденных решений, предлагаемых аргументов; оригинальность материального воплощения и представления проекта;
качество оформления, соответствие стандартным требованиям, рубрикация и продуманность структуры текста, качество эскизов, схем, рисунков.
Анализ и синтез. Морфологический анализ
1. Какие часы показывают время абсолютно точно два раза в сутки?
2. Лесорубы распиливают бревна на метровые отрезки — кряжи. Отпиливание одного такого кряжа занимает одну минуту. За сколько минут они распилят бревно длиной 5 м.?
3. В юношеской библиотеке полмиллиона книг и 50 тыс. читателей. Для библиотеки построено новое здание. Как переехать с наименьшими затратами?
Многим изобретателям приходила на ум заманчивая идея: а нельзя ли получить для каждой задачи список всех возможных вариантов решения? Ведь имея такой перечень, не рискуешь что-либо упустить.
В 1942 году швейцарский астроном Ф. Цвикки предложил метод поиска решений технических задач, названный им морфологическим (типологическим) анализом (морфологический — касающийся внешнего вида или строения, т. е. формы). С помощью этого метода за короткое время ему удалось получить значительное количество оригинальных технических решений в ракетостроении, чем он очень удивил ведущих специалистов и руководителей своей фирмы.
Суть метода— выявление нескольких морфологических (типовых, видовых, отличительных) признаков (параметров), значимых для решаемой задачи, и составление всех возможных сочетаний этих признаков.
Признаки можно расположить в форме таблицы, называемой морфологическим ящиком (матрицей). Это позволяет лучше представить себе поисковое поле решения задачи.
В результате направленного и системного анализа генерируется новая информация, которая при простом переборе вариантов ускользает от внимания.
Пример. Решение задачи выбора профессии (или специальности) после окончания школы методом морфологического анализа. Допустим, ученика интересуют три профессии:
инженер-авиаконструктор:
наладчик станков;
водитель грузовика на междугородных рейсах.
Эти номера вариантов профессий запишем в морфологическую матрицу (см. таблицу). В каждой профессии есть свои достоинства и недостатки. Какую из них выбрать?
Для решения задачи выберем наиболее значимые (для данного ученика) параметры и запишем их в морфологическую матрицу. Мы выбрали пять параметров, но их число может быть намного больше.
Морфологическая матрица
Во второй колонке запишем шкалу значимости (балл), по которой будем оценивать параметры. Необходимо отметить, что каждый из приведенных в примере параметров имеет разную значимость для разных людей. Поэтому' при самостоятельном заполнении таблицы значения параметров будут различными.
В нашем примере наиболее значимый параметр — величина зарплаты, на втором месте — престижность и на третьем — возможность заниматься творческой работой. Остальные параметры оцениваются по более низким шкалам.
В пределах выбранных шкал экспертно оцениваем все три профессии. В результате сложения суммы экспертных оценок по всем параметрам определяем, что наиболее предпочтительной является профессия инжене-ра-авиаконструктора.
Применение. Морфологический анализ можно использовать для составления списка всех возможных вариантов решения задачи, для сравнения или выбора одного из многих возможных решений технических, организационных и прочих задач.
Недостаток метода — обилие вариантов, из которых трудно выбрать наилучший. Кроме этого, морфологический анализ не позволяет определить, все ли возможные варианты рассмотрены.
Морфологические матрицы
Морфологический анализ позволяет создавать конструкции новых устройств, обладающих требуемыми качествами. В наиболее простом случае для этого составляется двумерная (содержащая две оси или два главных показателя) матрица. По обеим осям записываются все возможные варианты решения задачи для заданных показателей (характеристик). Затем рассматриваются все возможные сочетания вариантов по каждой оси.
Например, требуется придумать оригинальную конструкцию корпуса электронных часов. В качестве заданных показателей выберем форму корпуса часов и материал циферблата. Составим двумерную матрицу на этот объект (см. таблицу).
Двумерная матрица на объект «наручные часы»
При заполнении осей матрицы необходимо вводить не только известные показатели, но и новые, неожиданные, пока не существующие.
Рассмотрев все варианты с циферблатом из оргстекла, переходим последовательно к циферблату из кварца, цветного стекла и т. д. Получив все возможные сочетания материалов циферблата со всеми разновидностями формы корпуса часов, оцениваем результаты. Из рассмотренной двумерной матрицы можно получить 7 х 7 = 49 моделей корпусов электронных часов (7 разновидностей материала циферблата, 7 форм корпуса часов). Оценка моделей и выбор наиболее оригинальной из них проводятся экспертно.
В двумерной матрице можно рассмотреть и учесть только две главные характеристики объекта. Сложные объекты обычно выполняют несколько функций и характеризуются многими (до десятков) параметрами. Для анализа таких сложных объектов составляются многомерные морфологические матрицы.
С помощью многомерной матрицы можно решать не только технические, но и организационные, административные, управленческие задачи. Рассмотрим решение организационной задачи.
Пример создания транспортного средства — снегохода.
Определяем параметры — морфологические (типологические) признаки, от которых зависит решение проблемы, и составляем их список:
А — двигатель, Б — движитель, В — опора кабины, Г — управление, Д — обеспечение заднего хода и т. д.
По каждому морфологическому признаку возможны варианты: А1 — двигатель внутреннего сгорания, А2 — газовая турбина, АЗ — электродвигатель, А4 — реактивный двигатель и т. д.; Б1 — воздушный винт, Б2 — гусеницы, БЗ —лыжи, Б4 — снегомет и т. д.; В1 — опора кабины на снег, В2—опора кабины на двигатель, ВЗ — опора кабины на движитель и т. д.
Сочетание одного из возможных вариантов морфологического признака с элементом каждого признака дает одно из возможных технических решений. На основе списка строим матрицу:
Эта матрица является символической формой описания возможных решений. Каждый конкретный вариант конструкции определяется набором элементов из разных строк. Например, вариант А1, Б2, В2 ... будет снегоходом с двигателем внутреннего сгорания, на гусеничном ходу, с опорой кабины на двигатель и т. д.
Число всех возможных вариантов равно произведению количества элементов в каждой из строк. В нашем примере: N = 4 x 4 x 3 = 48.
После построения матрицы приступаем к определению функциональной ценности вариантов решений. Это трудоемкая задача, однако именно анализ вариантов возможных решений позволяет выбрать из них наиболее рациональные, приемлемые в конкретных условиях.
Функционально-стоимостный анализ (ФСА)
1. В старинном городе на улице лежал огромный камень, который мешал движению. Власти решили его вывезти, но как это сделать, не знали. Требовалось как минимум огромное количество лошадей и рабочих. А один крестьянин взялся в одиночку убрать камень и сделал это. Как ему удалось решить задачу?
2. Сколько примерно, по вашему мнению, стоят современные истребитель, подводная лодка, танк?
Начиная с 60-х годов XX века в инженерной практике развитых стран стал распространяться новый подход к снижению стоимости и повышению качества продукции, который назвали функционально-стоимостный анализ. ФСА — это метод системного исследования объекта (изделия, явления, процесса), направленный на снижение затрат при его проектировании, производстве и эксплуатации без потери качества и полезности продукции (изделия) для потребителя. Другими словами, ФСА — это метод экономии и бережливости.
Суть метода — определение непроизводительных (непродуктивных) затрат или издержек при изготовлении изделия, не обеспечивающих ни качества, ни полезности, ни долговечности, ни внешнего вида, ни других требований заказчика.
Главные принципы ФСА: в любом деле есть скрытые резервы для экономии; деталь машины легче усовершенствовать, чем машину; излишние расходы на производство продукции следует предотвращать на стадии проектно-конструкторских разработок.
При поиске резервов для улучшения конструкции изделия предпочтение отдается доступности ресурсов и материалов, их распространенности, легкости применения, простоте технического решения и технологии выполнения. Поясним сказанное примерами.
Простые и доступные исходные ресурсы (пена, вода, воздух, сыпучие тела, бытовые отходы, пластик), используются для получения новых материалов, отвечающих таким требованиям изобретателей, как легкая испаряемость, растворимость, сгораемость, экзо- и эндотермичность, сохраняемость (память) формы, увеличение объема при замерзании, разрушаемость, полимеризация.
Уже созданные вещества находят новое функциональное применение. Например, мастика для полов может применяться как эффективное средство борьбы с тараканами.
Особенности поведения животных используются для решения сельскохозяйственных задач. Например, перед летком улья ставят лоток с микроспорами грибков, уничтожающих насекомых — вредителей зерновых культур. На своем брюшке и лапках пчелы разносят споры по всему полю.
Известное приспособление используется для решения новых технических задач. Например, финские инженеры предложили матрицу особой формы для получения спиральной нарезки на гвозде. В результате под ударами молотка гвоздь, прокручиваясь, врезается в дерево и держится в пять раз надежнее обычного.
ФСА предполагает такие последовательные процедуры:
выбор объекта анализа;
определение функций, выполняемых объектом и его составными частями, их стоимостную оценку;
выявление функциональных зон с наибольшими затратами;
выявление основных, вспомогательных и ненужных функций в объекте анализа;
разработку наиболее эффективных решений для снижения материальных и трудовых затрат при сохранении основных функций объекта.
Практическая работа
Конструкторы часов создали множество вариантов механизмов. Что касается текущего вида, то здесь успехи скромнее — круглый, овальный, прямоугольный корпус, прямые или фигурные стрелки, цифровая индикация.
Составьте морфологическую матрицу «Часы будущего», взяв в качестве осей такие параметры (элементы оформления часов): корпус, циферблат, цифры, стрелки — и такие варианты характеристики (описания): отсутствует, статический, динамический.
Отберите варианты оформления, подходящие для использования в жилых и производственных помещениях, в общественных местах и т. д.
Предложите более совершенную конструкцию утюга. Три основные функции, которые должен выполнять объект: нагрев материала, распрямление материала, давление на материал. Проведите морфологический анализ данного объекта (рассмотрите возможные варианты; составьте морфологическую матрицу; выберите по ней искомое решение; докажите эффективность выбора).
С помощью морфологического анализа составьте таблицу значимых параметров:
для выбора подходящей профессии из трех-четырех наиболее привлекательных;
для изготовления какого-либо изделия (табурет, полочка и др.).
Как продлить срок службы обычной электролампочки? Известно, что, испаряясь по мере эксплуатации, вольфрамовая спираль утончается и перегорает. Попытайтесь найти решение этой задачи с помощью ФСА.
Сравните два выражения: приписываемое англичанам «Я не настолько богат, чтобы покупать дешевые вещи» и отечественное «Дешево — да сердито». Какие подходы они отражают?
В чем суть метода морфологического анализа? Каковы основные достоинства данного метода?
Перечислите этапы решения задачи методом морфологического анализа.
В чем преимущества многомерных матриц по сравнению с двумерными?
В чем сущность морфологической матрицы? С помощью каких матриц можно решать управленческие проблемы?
Проверяем свои знания
Перечислите требования, предъявляемые к выбору темы проекта.
Что такое клаузура?
Назовите основные составляющие проекта.
Надо ли учитывать при выполнении проекта, кто будет в будущем его потребителем? Почему?
По каким критериям оцениваются творческие проекты?
