354-0502/01 – Design Methodology in Mechatronics (MKM)

Gurantor departmentDepartment of RoboticsCredits4
Subject guarantorIng. Václav Krys, Ph.D.Subject version guarantorprof. Ing. Jiří Skařupa, CSc.
Study levelundergraduate or graduateRequirementCompulsory
Year1Semesterwinter
Study languageCzech
Year of introduction2004/2005Year of cancellation2010/2011
Intended for the facultiesFSIntended for study typesFollow-up Master
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
MIH03 Ing. Milan Mihola, Ph.D.
SKA60 prof. Ing. Jiří Skařupa, CSc.
SZT035 Ing. Jan Sztefek
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 2+2
Combined Credit and Examination 12+4

Subject aims expressed by acquired skills and competences

Goal is the interpretation of basics and principles of design of new or innovative technical systems and their applications for analysis and synthesis tasks in engineering practice.

Teaching methods

Lectures
Tutorials
Project work

Summary

Cílem předmětu je seznámit posluchače se systémovým přístupem ke konstruování strojů a zařízení v obecném pojetí i se specifiky pro oblast robototechniky a mechatroniky.Prezentovaný soubor poznatků o konstruování je racionálním základem pro výuku i praktickou činnost tvůrčích techniků, zejména konstruktérů, s důrazem na řešení technických problémů obecně. Předmět zahrnuje okruhy: konstrukční činnosti jako řešení tvůrčích problémů, konstrukční proces a jeho etapy, transformace, technické procesy, technické systémy, tvůrčí myšlení, vznik bloků, věda o konstruování, zákl. pojmy a přístupy, hodnotová analýza (hodnotové inženýrství), metody, teorie řešení inovací technických systémů, rozpory v technice, principy TRIZ, ARIZ, SW - TechOptimizer a praxe jeho užití, řešení inovací s podporou počítače – Invention Machine.

Compulsory literature:

Gadd,K. [I]TRIZ for Engineers: Enabling Inventive Problem Solving[/I], First Edition, UK: Wiley, 2011, ISBN 978-0-470-74188-7

Recommended literature:

Hubka, V. Konstrukční nauka. Heurista, Zurich, Švýcarsko, 1995, s.105, ISBN 80-901135-0-8. TechOptimizer 3.0 – SoftwareManual. Invention Machina Corporation, Boston, USA, 1997 – 1998, str. 312.

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

Projekty

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

Týden Náplň přednášek a cvičení 1. Charakteristika a náplň předmětu. Inženýrské činnosti a konstruování, historie, současné trendy a souvislosti, základní pojmy – transformace, technické procesy, technické systémy, konstrukční proces a jeho etapy. Inovace a jejich význam pro firmu a stát. 2. Nauka o konstruování, možné přístupy, současný stav, požadavky praxe. Model konstrukčního procesu, postupy a metody. Algoritmy versus intuice. Hledání problémů a kreativita při jejich řešení. Bloky tvůrčího myšlení a jejich odstraňování. 3. Hodnotová analýza, hodnotové inženýrství v práci tvůrčího technika. Funkčně – nákladová analýza technického systému. Rozpory v technice – administrativní, technické, fyzikální. Etapy hodnotové analýzy. 4. Kreativní metody řešení technických problémů – psychologické metody. Zákonitosti rozvoje technických systémů. Rozpory ve vynálezeckých úlohách. Principy eliminace technických rozporů, řešení fyzikálních rozporů transformacemi. Metody QFD a FMEA. 5. Tvůrce inovací a jeho prostředky. Proces inovací. Metoda TRIZ – Tvorby a řešení inovačních zadání, historie a současnost metody a expertního systému v USA, Japonsku a EU. 6. Funkčně nákladová analýza (FNA) – počítačová podpora TechOptimizer: komponenty, struktura, funkce, parametry, diagnóza, správný výběr zadání a správná formulace zadání. Analýza komponent a struktury, analýza funkcí a parametrů. 7. Zdokonalování objektu procedurami omezování počtu prvků (snižování nákladů) a rozvíjení doplňkových funkcí (zvyšování počtu a stupně plnění funkcí) zdokonalovaného objektu (výrobku nebo procesu). Formulace inovačních zadání a úloh v typové podobě: rozpor, model, potřeba. 8. Syntéza technických systémů (Algoritmus řešení vytvořených inovačních zadání - ARIZ). Překonávání technických rozporů heuristickými postupy. Invention Machine – nástroj pro podporu syntézy technických systémů. 9. Překonávání fyzikálních rozporů standardními postupy. Řešení modelu problému transformacemi vazeb látek a polí. 10. Řešení funkce vybranými efekty přírodních věd. Internetový asistent a jeho využití pro fáze analýzy problému, syntézy řešení a verifikace variant. 11. Mechatronické systémy a jejich specifika z hlediska návrhových metod. Využití TechOptimizeru a Invention Machine při jejich analýze a návrhu. Transformace inovačního zadání do CAD systému. Komplexní linka počítačové podpory inovačních technologií. 12. Feature Transfer (Přenos charakteristik) – jako metoda zdokonalování technických systémů. Moderní trendy a postupy využití velkých CAD systémů (I- DEAS, PRO/Engineer, ..) a jejich modulů a jejich přínosy. 13. Metody vývoje technických systémů a jejich integrace, počítač jako prostředek integrovaného vývoje produktu. Prediktivní inženýrství a concurrent engineering. Týmová tvůrčí práce. 14. Správné konstruování z různých hledisek – Design for „X“ (DFA, DFM, DFQ, …) 15. Strategie vývoje produktu v prostředí globálního trhu. OTÁZKY KE ZKOUŠCE 1. Etapy života technického objektu a souvislosti s technickou tvůrčí prací, základní rozpor technické tvůrčí práce a možnosti jeho řešení. 2. Transformační proces, technický proces, technický systém, konstrukční proces. 3. Základní operace konstruování, klasifikace úkolů konstruktéra podle složitosti (novosti) z hlediská tvůrčí práce. Charakteristika metodiky konstruování. 4. Morfologická matice a S diagram – jejich význam a použití. 5. Etapy postupu konstruování nového výrobku a jejich charakteristiky. 6. Překážky v tvůrčím myšlení, úloha logiky a intuice, rozvoj a podpora tvůrčího myšlení. 7. Hodnotová analýza – definice, význam a cíle. 8. Metodický postup hodnotové analýzy – etapy a jejich cíle. 9. Hodnotící metody pro HA. 10.Metody stanovení významnosti kriterií a funkcí. 11.Výběr objektu hodnotové analýzy. 12.Analýza funkcí objektu HA. 13.Analýza nákladů objektu HA ve vztahu k funkcím. 14.Tvorba návrhů na základě provedené HA. 15.Výsledné hodnocení funkcí objektu HA. 16.Zákonitosti rozvoje technických systémů, setrvačnost myšlení, úroveň vynálezeckých úloh, administrativní, technické a fyzikální rozpory. 17.Algoritmus řešení inovačních zadání (ARIZ), teorie řešení inovačních zadání (TRIZ), principy a možnosti využití. 18.TechOptimizer, pracovní principy a postupy, užití. 19.Moduly analýzy TO - použití. 20.Moduly syntézy TO - použití. 21.Metody QFD a FMEA, požadavkový list. 22.Principy DFx metod.

Conditions for subject completion

Combined form (validity from: 1960/1961 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (145) 51
        Examination Examination 100  0
        Exercises evaluation Credit 45  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.FormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2008/2009 (N2301) Mechanical Engineering (2301T013) Robotics P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2008/2009 (N2301) Mechanical Engineering (2301T013) Robotics K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2007/2008 (N2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Industrial Robots and Manipulators P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2007/2008 (N2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Industrial Robots and Manipulators K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2007/2008 (N2301) Mechanical Engineering (2301T013) Robotics P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2007/2008 (N2301) Mechanical Engineering (2301T013) Robotics K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2006/2007 (N2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Industrial Robots and Manipulators P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2006/2007 (N2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Industrial Robots and Manipulators K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2005/2006 (N2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Industrial Robots and Manipulators P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2005/2006 (N2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Industrial Robots and Manipulators K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2004/2005 (N2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Industrial Robots and Manipulators P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2004/2005 (N2301) Mechanical Engineering (2301T032) Production Systems with Industrial Robots and Manipulators K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner