1. Вспомни, что общего и в чем отличие между эскизом и рисунком.
2. В чем сущность творческого замысла?
3. Каким требованиям должно отвечать изделие, изготовленное согласно творческому замыслу?
4. Вспомни из младших классов, какое изделие называют макетом, а какое – моделью. Что между ними общего и в чем отличие? Для чего их изготавливают?
5. Как ты понимаешь народную мудрость: "Семь раз отмерь – один раз отрежь"?

Рассмотри вещи, которыми ты пользуешься. Подумай, для чего они предназначены, из какого материала изготовлены, красивы ли они. Удобно ли ими пользоваться? Что ты хотел бы улучшить в их конструкции, отделке? Возможно, у тебя возникла мысль изготовить новогодние украшения или сделать подарок родным или друзьям? Любое изделие можно смастерить самому. Но что для этого необходимо знать, что уметь, чему научиться?

Что предшествует созданию изделия? В первую очередь, необходимо поразмышлять и дать ответ на главный вопрос: Каким я хочу видеть изделие? Для этого составляют творческий проект. Проект в переводе с английского означает «брошенный вперед замысел». Это технологическая деятельность человека, в процессе которой обосновывается и разрабатывается конструкция будущего изделия. Разработка проекта состоит из нескольких этапов. Первым из них является исследование и составление задач проекта. Наиболее распространенным и удачным методом решения этих задач является фантазирование, то есть представление, придумывание человеком чего-то нового, того, чего не существует. Мысленно сфантазированный замысел отображается в виде документа, который называют техническим описанием. В нем отмечают название и назначение изделия, описывают его геометрическую форму, вид материала, из которого предусматривается его изготовить, представляют способы отделки, перечень не- обходимых инструментов и другие данные.

Следующий этап – художественно-технический поиск. На этом этапе согласно техническому описанию разрабатываются различные варианты рисунков будущего изделия или их чертежа, эскизы модели или макеты.

Из младших классов тебе известно, что макет – это копия будущего изделия (рис. 172). Он выполняется с точным соблюдением пропорций и размеров изделия в увеличенном или уменьшенном виде.

Рис. 172. Макет стадиона «Олимпийский» в Киеве (а) и его современный вид (б)

Проектировщик, инженер-конструктор или дизайнер перед тем, как конструировать любое изделие, обязательно должен предусмотреть, как могут повлиять на него климатические условия (дождь, снег, ветер, высокая и низкая температура и т.п.). Особенно это необходимо учитывать при планировании строительства мостов, станций метрополитена, зданий, телебашен, транспортных средств. С этой целью сконструированный макет или модель помещают в специальные устройства для имитации действия на них указанных факторов. По результатам исследований в проект вносят соответствующие коррективы, что дает возможность предотвратить разрушение объектов, а также избежать материальных, энергетических и других расходов.

Модель – это упрощенное отражение изделия и его составных частей, выполненное в увеличенном или уменьшенном виде. Модели бывают статичные, то есть неподвижные (рис. 173), и динамичные, или подвижные (рис. 174).

Рис. 173. Статичные модели: а – дома; б – парусника; в – самолета

Рис. 174. Динамичные модели: а – катера; б – вертолета; в – автомобиля

Модели и макеты изготавливают из недорогих материалов, легко поддающихся обработке (бумага, картон, пластилин, фанера, шпон, текстильные и другие материалы). Из бумаги и текстильных материалов создают модели одежды, игрушек, сувениров; из пенопласта и картона – модели домов. Фанеру, шпон используют для моделирования летательных аппаратов, судов, транспортных средств. Как и каждое изделие, модели и макеты конструируются согласно чертежам. Изображения на них могут быть выполнены также в увеличенном или уменьшенном виде, но размеры на них проставляются действительные.

В настоящее время макеты и модели разрабатывают конструкторы-дизайнеры на компьютерах с помощью специальных программ (рис. 175). Процесс создания макета (модели) от его замысла до разработки соответствующих технических документов, содержащих все данные об этом объекте и технологии его изготовления (чертеж объекта, виды материалов, этапы изготовления, способы крепления конструктивных элементов и т. п.), называется макетированием (моделированием). Часто в повседневной жизни перед тобой будут возникать проблемы или задания, связанные с планированием и творческим проектированием. При этом необходимо будет уметь выполнить новые графические изображения будущих изделий или прочитать и усовершенствовать уже существующие. Их можно выполнять в натуральную величину, в увеличенном или уменьшенном виде.

Рис. 175. Моделирование макета дома с помощью компьютера

Рис. 176. Проекты графических изображений рамок для фотографий

Например: возникла необходимость разработки проекта рамки для фотографий. Для этого по собственному замыслу разрабатываются различные варианты их рисунков или эскизов, геометрические очертания внешних и внутренних контуров (рис. 176). Затем определяется материал для изготовления изделия. Предусматриваются особенности художественного оформления, а также выполняются расчеты стоимости будущего изделия. Из разработанных вариантов выбирается наиболее удачный рисунок или эскиз (макет или модель), который подлежит минимаркетинговым исследованиям, то есть изучению мнения о качестве изделия тех, кто будет им пользоваться в будущем. Для опросов разрабатывается анкета с рядом вопросов, например: Удовлетворяют ли Вас эстетический вид изделия и его размеры? Удобно ли будет пользоваться изделием? Устраивает ли предусмотренная цена изделия? Безопасно ли, по Вашему мнению, изделие в пользовании?

Согласно результатам такого исследования делают анализ ответов, замечаний и предложений, на основании которых дорабатывают проект будущего изделия и готовятся к его творческой защите. В процессе защиты проекта разработчик должен дать обоснованные ответы на все вопросы, объяснить свои рассуждения и подтвердить их аргументированными расчетами. При условии позитивного заключения пользователей завершается доработка объекта, создается последняя его копия. Далее приступают к изготовлению изделия, которое может стать красивым сувениром для родных, друзей (рис. 177).

Рис. 177. Общий вид рамки

Рис. 178. Оригинальные изделия, выпиленные из фанеры

В результате творческого проектирования появляются новые оригинальные изделия, имеющие необычную форму и красивую отделку (рис. 178). Если изделие состоит из нескольких конструктивных элементов, то все данные, необходимые для его изготовления, вносят в специальную таблицу (рис. 179). Об особенностях разработки, вычерчивания и использования кормушки ты узнаешь в дальнейшем на уроках трудового обучения.

Рис. 179. Схема конструирования кормушки

Рис. 180. Кормушки для птиц

Ознакомься с изображениями на рисунке 180. Попробуй выяснить, как называется изделие, из какого материала изготовлены его конструктивные элементы, каковы их размеры, как соединить их в конструкцию, какие инструменты для этого необходимы. Проанализируй конструкции и предложи изменения, которые могут улучшить качество изделий.

Новые термины

проектирование, проект, фантазирование, художественно-конструкторский поиск, минимаркетинговые исследования, конфигурация.

Основные понятия

• Архитектор – специалист по проектированию, конструированию и художественному оформлению строений.
• Дизайн – художественное конструирование и отделка изделий, создание их новых видов и типов.
• Дизайнер – специалист по художественному конструированию и отделке изделий, созданию их новых видов и типов.
• Конструктор – специалист, который что-либо конструирует, создает конструкции.
• Конфигурация – очертания внешней формы изделия.
• Обрис – общий вид предмета, очерченный линией, которая ограничивает его поверхность.

Закрепление материала

1. Какой вид деятельности человека называется проектированием?
2. Какой документ называют проектом?
3. В чем сущность фантазирования?
4. Какие данные отображаются в техническом описании?
5. В чем сущность художественно-конструкторского этапа проектирования?

История развития мебели.

Мебель в интерьере занимает значительное пространство, особенно в интерьерах жилых помещений. Она выступает активной составляющей композиции и играет большую роль в художественной организации интерьера.

Мебель - (от франц. meuble, от лат. mobius - подвижный)- оборудование, предназначенное для размещения на нем или за ним людей и разнообразных элементов предметного наполнения интерьера.

Многие виды мебели появились еще в древности. За тысячелетия они приобрели устойчивые формы (см. статьи История развития мебели, Стилистические особенности в различные исторические эпохи (на примере стула)). Однако, с появлением новых технологий и материалов (пластмасса, эластичные пористые массы, синтетические ткани) получили распространение новые разновидности мебели. Например, новые по форме кресла на роликах с регулируемыми по высоте и углу наклона спинки с сиденьем.

Проектирование мебели относится к промышленному дизайну. Процесс проектирования и конструирования мебели, как и процесс проектирования любого другого промышленного изделия, расчленяется на этапы, каждый из которых имеет свои задачи, особенности и результаты. Результаты отражаются, фиксируются в соответствии нормативной документации и материалах. Здесь следует различать два понятия: проектирование и конструирование. Проектирование – более широкое понятие, чем конструирование. Оно заключается в разработке проекта. Под проектом понимается замысел, идея, образ, включающие их первоначальное описание, обоснование, предварительные расчеты и чертежи. Конструирование - завершающая часть проектирования. Под конструированием изделий понимается процесс создания конструкторской документации на них. Предполагаются проведение расчетов и разработка совокупности конструкторских документов, содержащих необходимые данные для изготовления образцов, освоения производства, контроля, приемки, поставки и эксплуатации изделия, включая его ремонт. Часто эти слова понимаются как синонимы, особенно в учебном проектировании, когда студент выступает в роли дизайнера и конструктора одновременно.

1. Подготовительный этап. На этом этапе работают маркетологи. Они изучают рынок, определяют вид изделия, предполагаемого к продаже, и требования к нему рынка. Также маркетологи выбирают дизайнера, который в тесном сотрудничестве с ними, конструкторами, технологами, экономистами, социологами, специалистами по сбыту и пр., учитывая все антропометрические и функциональные требования, создает проект нового изделия.

2.Проект нового изделия. Завершающей частью проекта является техническое задание.

3.Техническое задание (ТЗ) – документ для разработки (конструирования) изделия и технической документации.Устанавливает требования, объем, стадии разработки и состав конструкторской документации. Задача конструктора, получившего в свои руки ТЗ, - найти на его основе правильные технические решения и разработать комплект технической документации на изделие.
Прежде всего, проводится анализ технического задания. В нем может быть масса неясностей и непонятных мест. Все это должно быть уточнено с его автором-дизайнером. Затем конструктор определяет основные требования к объекту конструирования и основные принципы его работы.
Следующий этап - выявление уже существующих технических решений аналогов. При этом с использованием каталогов, проспектов или интернет-сайтов производится подбор различных вариантов конструкции, относящихся к объекту и его основному принципу и близких к ним. Изучение информации обычно приводит к обеспечению конструктивной преемственности - использованию при разработке предшествующего опыта по профилю специализации и смежных отраслей, введение в конструкцию разрабатываемого объекта всего полезного, что имеется в существующих конструкциях.
На этом этапе проектирования, конструктор представляет себя на месте пользователя для анализа поведения людей, которые будут взаимодействовать с проектируемым объектом, и как способ решения технических задач. При этом, конструктор учитывает все антропометрические и функциональные размеры.. Важно и просто оценить размеры мебели, на которой и за которой будут сидеть, а также габариты вещей, которые будут в ней храниться. Часто дизайнер разрабатывает внешнюю форму, а внутреннюю форму, в том числе размеры внутренних ящиков, отсеков для хранения вещей рассчитывает конструктор. Исследования набора предметов, используемых людьми разного пола и возраста, существуют, но показатели быстро устаревают, т.к. появляются новые предметы обихода и меняются размеры существующих.

На этапе разработки ТЗ в изделии, вне зависимости от сложности предложенной дизайнером, должны быть заложены максимальные простота и технологичность конструкции. Обеспечение надежности и безопасности изделий - важное требование. Оно должно достигаться даже вне зависимости от художественного решения, предложенного дизайнером. Одновременно конструктор должен помнить и об экономии материалов. Например, на этапе предварительного конструирования корпусной мебели время от времени прикидывается с использованием компьютерных программ, как ее детали ложатся на карты раскроя, каков их полезный выход из плит формата, используемого предприятием.
Уже на самых первых этапах конструирования следует предусматривать возможную будущую вариантность изделия, например за счет использования различных фурнитуры и комплектующих, изменения фасадов, обивки или цветовых решений.

4. Техническое предположение (ТП). По результатом анализа ТЗ, сбора данных об аналогах и первоначальных проработках дизайнерского проекта составляется ТП. Техническое предложение (ТП) - это проектная конструкторская документация, содержащая техническое и технико-экономическое обоснования целесообразности разработки изделия на основании анализа технического задания и проработки возможных
вариантов конструкции изделия.
Это означает, что на этом этапе к разработке документации привлекаются технологи, помогающие определить расход материалов и комплектующих, и экономисты- для грамотного расчета себестоимости.
Уточненный образ нового изделия может быть представлен в виде чертежей, рисунков, объемных изображений или макетов в натурном или уменьшенном масштабе. При этом ТП фактически совмещается с разработкой технического проекта.

5. Технический проект. Работа над техническим проектом (ПТ) начинается после одобрения технического предложения, с учетом высказанных при этом замечаний и пожеланий сбытовиков, дизайнера, технологов и экономистов. Под техническим проектом понимается проектная конструкторская документация, содержащая окончательные конструктивные решения, достаточные для получения полного представления о конструкции и значениях показателей качества изделия.
Очень важно, чтобы разрабатывающий его конструктор, так же как и дизайнер, владел понятием композиции, определяющей структуру и взаимосвязь важнейших элементов объекта, которыми определяется его смысл и выражается замысел. «…Немногие конструкторы-мебельщики, закончившие технические вузы, могут похвастаться знанием предметов, обычно изучаемых в художественных и архитектурных вузах. И у них есть только один путь - самообразование. Конструктору необходимо изучить все
то, что преподается сегодня архитекторам и дизайнерам, постоянно следить за тенденциями моды, появлением новых материалов, держать у себя на столе новые каталоги изготовителей фурнитуры и комплектующих, регулярно посещать мебельные выставки и магазины».

Разработка технического проекта заканчивается подготовкой чертежей, на основании которых изготавливается натурный экспериментальный образец изделия. Его изготовление производиться не вручную, а на имеющемся у предприятия оборудовании или с полной имитацией используемой технологии - только в этом случае можно проверить пригодность разрабатываемого изделия к освоению его производства. Кроме того, изготовление образца происходит под постоянным непосредственным наблюдением конструктора, контролирующего наличие своих ошибок и оценивающего технологичность разработанного им изделия.
После обсуждения образца с участием тех же специалистов и при тех же условиях, что и рассмотрение ТП, одобренный технический проект с учтенными в нем замечаниями является основанием для разработки рабочей конструкторской документации.

6. Рабочий проект. Рабочая конструкторская документация - это конструкторская документация, разработанная на основе технического задания и конструкторской документации технического проекта, предназначенная
для обеспечения изготовления, контроля, приемки, поставки, эксплуатации и ремонтов изделия.
Ее комплект должен включать рабочие чертежи деталей, сборочные чертежи, схемы, спецификации и перечни (ведомости) покупных и комплектующих изделий, чертежи упаковки, инструкцию по сборке изделия потребителем и т. д.
Все чертежи изделий серийного и мелкосерийного производства, подлежащих сертификации, должны быть выполнены в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Основные стадии проектирования и конструирования изделий представлены на Рис. 3.7:

Стадии проектирования и конструирования изделий

Рис. 3.7. Стадии проектирования и конструирования

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.

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:

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 технико-экономических 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 мирового опыта на основе изучения хорошо отработанных подобных конструкций в данных статистики.

Вес изделия должен соответствовать эксплуатационным требованиям.

Вес и жесткость металлорежущих станков должны быть достаточными для противодействия возникающим в процессе резания металла колебаниям.

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.

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.

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).

Рационально сконструированная деталь, равно как и изделие в целом, – это такая деталь, которая удовлетворяет всем эксплуатационным требованиям и изготавливается при минимальной себестоимости.

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. 3.8):

Рис. 3.8. Шаги при расчете и конструировании детали

Научно-исследовательская разработка (НИР). Этапы НИР. Патентные исследования. Содержание патентных исследований. Порядок проведения патентных исследований.

Техническое творчество невозможно без получения знаний о новых достижениях в области науки, техники, производства, т.е. без получения свежей технической информации.

В настоящее время установлено, что объем знаний по основным отраслям деятельности человека удваивается в течение каждых 5 лет, а в быстроразвивающихся отраслях, например, электронике, технической кибернетике, компьютерных технологий – за 2 - 3 года.

Научно-техническая информация

Научно-техническая информация отображается, главным образом, в печатной продукции: журналах по отраслям знаний, сборниках научных трудов ведущих академий наук, крупнейших университетов, высших учебных заведений. Издается также множество книг, посвященных отдельным научным проблемам - монографий, сборников научных трудов, учебников, учебных пособий.

Поиск нужной информации в океане знаний становится сложным делом, поэтому во всех странах ведутся большие работы не только над получением новых знаний об окружающем мире, но и над тем, как передать полученные знания грядущим поколениям, как хранить, обрабатывать и передавать научно-техническую информацию людям.

Для решения этой задачи в стране развивается государственная система научно-технической информации Республики Беларусь, межотраслевые и отраслевые центры научно-технической информации. Все эти организации собирают информацию и издают вторичные источники информации, позволяющие пользователям быстрее находить нужные сведения для своей деятельности (реферативные журналы, обзоры информации, бюллетени научно-технической информации по отраслям науки и техники, экспресс-информация и т.п.).

На предприятиях, в организациях, в учебных заведениях созданы свои центры - бюро технической информации, отделы или группы, которые доводят новую информацию до работников данного предприятия.

Оперативность работы системы научно-технической информации обеспечивается централизованной классификацией информационных материалов по универсальной десятичной классификации (УДК), которая введена в стране с 1963 года и является обязательной в области точных, естественных и технических наук.

Наиболее доступными центрами научно-технической информации являются библиотеки. В них имеются систематические (по отраслям знаний) и алфавитные (по фамилиям авторов книг и статей) каталоги, выпускаются библиографические указатели литературы, организуются выставки новой печатной продукции, тематические выставки, проводятся консультации.

С широким распространением электронно-вычислительной техники появилась возможность применять информационные технологии, позволяющие существенно сокращать время на поиск нужной информации. Уже не редкость библиотеки, где поиск нужных источников информации осуществляется по ключевым словам. Чем больше ключевых слов, тем уже поиск и больше вероятность найти то, что нужно.

Имеется возможность обмена информацией во всемирной информационной системе "INTERNET".

Патентная информация

Патентная информация - это сведения об открытиях, изобретениях, промышленных образцах и товарных знаков, сделанных во всех областях человеческой деятельности в любой стране мира.

Понятие "открытие" имеет общераспространенный юридический смысл. Общераспространенный смысл его трактуется широко, как нечто новое в науке, имеющее большое теоретическое и практическое значение. В юридическом понимании открытию дается точное определение в документе "Положение об открытиях, изобретениях и рационализаторских предложениях".

Открытием признается установление неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в уровень познания.

Здесь же разъясняется, что на открытия географические, археологические, палеонтологические и открытие полезных ископаемых указанное выше "Положение" не распространяется.

Открытия защищаются специальным документом - патентом на открытие, выданным автору (авторам) открытия.

Таким образом, открытие - это результат познавательной деятельности человека, который устанавливает, обнаруживает и объясняет новые закономерности и явления в природе. При выдаче патента на открытие возможность практической реализации нового знания не оговаривается.

Термин "заявка" является собирательным. В заявку входят: заявление о выдаче патента, описание предполагаемого открытия, справка о приоритете, заключение о значимости открытия и материалы, иллюстрирующие открытие (графики, схемы, чертежи, фотографии и т.п.). Заявки оформляются в соответствии с требованиями, установленные "Положением".

Изобретение - это новое техническое решение задачи в любой сфере человеческой деятельности, обладающее существенными отличиями и дающее положительный эффект.

Отличие изобретения от открытия состоит в том, что открытие - это обнаружение и объяснение того, что объективно существует, но не было известно ранее, а изобретение - это создание нового, не существовавшего ранее.

Между изобретениями и открытиями существует диалектическая связь, так как изобретения зачастую базируются на новых открытиях, хотя большая их часть базируется все же на уже имеющихся знаниях. В свою очередь, многие открытия делаются с помощью новых изобретений или новых технических средств, например, научных приборов или экспериментальных установок. Такая диалектическая связь только способствует научно-техническому прогрессу.

Объектами изобретения могут быть новое устройство, новый способ, новое вещество. Кроме того, объектами изобретения признаются применение ранее известных устройств, способов и веществ по новому назначению.

К устройствам относятся машины, агрегаты, механизмы, приборы, инструменты и т.п.

К способам относятся технологические процессы, методы добычи, методы измерения, испытания, монтажа, сборки и т.д.

Вещество характеризуется химическим строением или компонентами, входящими в него.

Изобретение "на применение" характеризуется нахождением нового отношения известного предмета к другим предметам, что позволяет использовать его по новому, нетрадиционному для данного предмета назначению. Известный пример - применение клея БФ-6, который ранее использовался для склеивания ткани, в медицине для заживления ран.

К изобретениям относят также селекционные достижения - новые сорта растений, породы животных и птиц, пушных зверей, виды полезных насекомых (например, пчел, тутового шелкопряда, естественных врагов вредителей сельскохозяйственных растений).

Рационализаторское предложение - это новое и полезное для данного предприятия решение какой-либо технической задачи. Оно как правило, дает значительный экономический эффект при малых затратах на его реализацию. Авторам рационализаторских предложений выдаются "Свидетельства на рационализаторские предложения" и выплачиваются вознаграждения в зависимости от полученного экономического эффекта.

Патентные фонды и патентный поиск

Сведения об открытиях и изобретениях обычно сосредоточены в патентных фондах крупных библиотек (областных, городских и др.), предприятий и организаций, в реферативных журналах, а также в бюллетенях об открытиях, изобретениях, промышленных образцах и товарных знаках", которые выпускаются четыре раза в месяц.

В состав патентных фондов входят классификаторы патентов, описания патентов и изобретений, материалы справочно-поискового аппарата, нормативная и методическая литература.

Патентная информация необходима творческим людям для проведения патентного поиска с целью определения новизны решения новой технической задачи.

Патентный поиск - это нахождение аналогов в решении новой задачи для того, чтобы не изобретать уже известное, а также с целью правовой защиты своего решения, которое может составить предмет изобретения.

При проведении патентного поиска пользуются специальными указателями, которыми располагают патентные фонды, а также информационно-поисковыми системами (ИПС), которые обычно содержат три вида систем: документальные, фактографические и комбинированные.

4. Особенности и этапы конструирования механизмов и устройств, применяемых в техническом творчестве. Конструктивная преемственность. Изучение сферы применения механизмов и устройств Выбор конструкции. Метод инверсии. Экономические основы конструирования. Особенности конструирования разъемных и неразъемных соединений. Понятие передачи. Виды передач применяемых в техническом творчестве. Особенности их конструирования

Конструктивная преемственность.

Конструктивная идея не может появиться «на пустом месте», она, как правило, есть результат прогрессивного развития уже существующих решений. Принцип преемственного развития конструкций позволяет использовать в новых изделиях хорошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации узлы, детали, схемы управления, если они морально не устарели.

Решая задачу создания новой машины (технического устройства) или пытаясь улучшить существующую модель, конструктор должен не только изучить современные машины данного класса, но и историю их создания.

Нередко бывает, что принцип действия или конструктивное решение, отвергнутые практикой много лет назад, обретают работоспособность и оказываются прогрессивными в новых условиях – с появлением новых машиностроительных материалов, технологических методов, открытием новых научных закономерностей.

Наряду с изучением опыта «своей» отрасли промышленности, необходимо использовать достижения других отраслей, особенно таких, как авиастроение и автомобилестроение, отличающихся повышенной требовательностью к надежности, прочности и жесткости деталей при минимальном весе, к технологичности изделий и их эстетико-гигиеническим качествам.

Преемственность не означает копирования предыдущих конструкций, она не должна превращаться в тормоз технического прогресса. Вместе с тем, она служит базой для технического творчества и предостерегает конструктора от «изобретения велосипеда», то есть от ложного пути поиска давно известного конструктивного решения. Наиболее полно преемственность выражается при создании производных машин (изделий), когда удачную конструкцию берут за базу и с помощью различных приемов преобразуют ее рабочие функции или параметры. Эти приемы (секционирование, изменение линейных размеров, метод базового агрегата, конвертирование, компаундирование, модификация, агрегатирование и др.) не универсальны, каждый из них применим к определенным категориям машин.

Примером секционирования могут быть конвейеры, транспортеры, подъемники, несущие конструкции которых собираются из любого числа секций. Метод базового агрегата реализован в тракторных и автомобильных шасси, оснащенных сменным навесным оборудованием различного назначения.

Агрегатирование – создание машин путем совместного применения автономных унифицированных узлов (агрегатные станки, приводы на основе стандартных узлов – двигателей, редукторов, муфт и др.).

При проектировании механических передач применяют также метод линейных размеров для изменения нагрузочной способности передачи, а именно: изменяют ширину зубчатых колес и цепных звездочек без изменения шага и числа зубьев, ширину шкивов ременных передач при постоянном диаметре, уменьшают опорную базу вала и т.д.

Применительно к детскому техническому творчеству конструктивная преемственность заключается в переносе основных принципов, законов и правил проектирования машин и механизмов в процесс создания моделей технических устройств.

Общие узлы и механизмы автомобиля и автомодели.

Двигатель – может быть электрическим или внутреннего сгорания (ДВС), резиномотор или сжатая пружина (в основном, применяется в игрушках), топливная система, если это модель с ДВС, система охлаждения – в простейшем случае оребрение поверхности двигателя,электрооборудование, для «электромодели» вся силовая и управляющая часть относится к этой категории, аккумуляторная батарея применяется либо для источника энергии для модели, или для питания сервомеханизмов, система зажигания для моделей с ДВС упрощена и представляет собой постоянно раскаленную от сжигания топливной смеси нить накала, для которой необходим только предстартовый разогрев от внешнего источника (1,5 В), трансмиссия, или передача, в простейшем случае – непосредственный привод на колеса модели, когда последние насаживаются на ось мотора, автоматическая трансмиссия имеется на гоночных автомоделях с ДВС класса Ф-2, в которой переключение передач (их 2) осуществляется за счет автоматического сцепления центробежной муфты, дифференциал, как правило, шарикового типа применяется на всех спортивных радиоуправляемых моделях, рама и кузов как и в автомобиле являются основными несущими конструкциями, система подвески также присутствует как на гоночных, так и на внедорожных спортивных автомоделях, тормозная система, присутствует в любой современной автомодели и может быть реализована различными способами в зависимости от исполнения и класса модели, рулевая передача в радиоуправляемых моделях реализована с помощью серво, которые, кстати, имеют второе название – «руль-машинка», колеса и шины.

Из данного обзора следует, что современная модель по сложности и стоимости не уступает аналогичным параметрам автомобиля, а в некоторых случаях и превосходит их. Поэтому и этапы создания модели будут аналогичными этапам создания реального автомобиля, конечно, с должной адаптацией к уровню юных конструкторов.

Что касается этапов технического творчества, то их обычно определяют так.

Первый этап - критическое осмысление существующего положения вещей на базе экспериментальных материалов и логических рассуждений, формирование проблемной ситуации. Результатом этого является формулировка конкретной технической задачи, которая может служить основой дальнейших творческих поисков.

Второй этап – этап "рождения" и вынашивания новой технической идеи как результата скачка в новое качество при реализации поиска решения определенной технической задачи. Это еще не техническое изобретение и не идеальная модель нового, но уже выход за рамки непосредственно данного. С этой целью применяется набор методов поиска нового. При этом рациональные методы, составляющие логическую основу процесса, не исключают действия фантазии и интуиции при рождении технической идеи.

Третий этап – этап разработки воображаемой реальности идеальной модели как результата схематизации новой технической идеи, как структурной и функциональной схемы будущего технического объекта. В идеальной модели выражается активная созидательная деятельность субъекта, учитывается необходимость ее последующей материализации, строится будущий объект не в чувственно воспринимаемой форме. На этом этапе протекает процесс обоснования, продумывания и создания образца будущего технического объекта.

Четвертый этап – этап конструирования, перехода от мысленного построения к реальным разработкам. Результаты конструирования выражаются в эскизном и техническом проектах, в рабочих чертежах или модельно-макетном воплощении. Начинается разрешение противоречий между материальным и идеальным, теорией и практикой. Происходит движение от изобретения в форме идеальной модели или патента до рабочих чертежей или спецификаций и далее – до действующих моделей, экспериментальных или производственных образцов.

Пятый этап – этап воплощения изобретения в новом техническом объекте. Этот этап складывается из ряда стадий. На начальной его стадии создается экспериментальный образец, который предоставляет на основе данных экспериментов сделать доработку и доводку конструкторско-технологических разработок. Затем для испытаний артефактов в промышленных условиях создается промышленный образец. И, наконец, новая техника и технология запускается в серийное или массовое производство. На этом этапе завершается процесс разрешения противоречий между теорией и практикой и одновременно возникают новые технические задачи, новые противоречия.

Как видим, все этапы инженерной деятельности пронизаны творчеством. Творческий характер деятельности инженера проявляется прежде всего в том, что он сознательно формирует цель своей деятельности на основе осмысления технических потребностей производства и общества в целом. Его деятельность является целеполагающейся. "Цель технического творчества – удовлетворение осознанной технической потребности. Проблемы возникают и формулируются с началом осуществления цели"

Целеполагание представляет собой сложный диалектический процесс отражения настоящего и потребностей будущего. Оно возникает благодаря способности человеческого сознания к воображению и является идеальным аналогом последующей материальной деятельности субъекта. Инженерное творчество реализует выход за пределы существующего состояния техники и технологии.

Творческий характер деятельности инженера проявляется на всех его уровнях – изобретения, инженерного решения, внедрения и функционирования новой техники и технологии.

Творческая деятельность инженера, которая ведет к изобретениям, резко отлична от повседневных производственных будней, когда однажды найденное техническое решение лишь многократно воспроизводится. Изобретение – это акт сознания, который оставляет позади себя старую действительность и творит новую. В своей тенденции изобретение противоположно природе как искусственное естественному. Положение об открытиях, изобретениях и рационализаторских предложениях фиксирует, что "изобретением признается новое и обладающее существенными отличиями техническое решение задачи в любой области народного хозяйства, социального, культурного строительства, для обороны страны, дающее положительный эффект".

Традиционно считалось несомненным и четким различие между открытием и изобретением. "Изобрести что-то, – писал И. Кант, – это совсем не то, что открыть; ведь то, что открывают, предполагается уже существующим до этого открытия, только оно не было известным, например Америка до Колумба; но то, что изобретают, например порох, не было никому неизвестно до мастера, который его сделал " (Кант И. Антропология с прагматической точки зрения// Кант И. Соч. в 6-ти томах, т.6. М., 1966., 466). Иными словами, изобретение есть создание человеком того, что прежде не существовало, открытие же – это обнаружение того, что существует независимо от сознания человека. В более поздних работах открытие определялось как обнаружение новых объектов действительности и получение знаний о них. Но различие между изобретением и открытием оставалось, при этом изобретение обычно относили к технической деятельности, а открытие к познавательной сфере духовной деятельности.

Однако строгой грани между изобретением и открытием провести нельзя в силу того, что они оба являются результатом одного мыслительного процесса субъекта. В силу этой взаимосвязи трудно установить сделано ли в том или ином конкретном случае изобретение или произведено открытие. Часто то и другое имеют одни и те же психологические механизмы и слиты в одном исследовательском процессе или одно из них создает предпосылки для другого. При этом в одних случаях открытие создает объективную базу для технических изобретений. Так открытие свойств электричества привело к изобретению электродвигателя. В других, напротив, в изобретенном объекте впоследствии открывают нечто новое, что для того было неизвестно. Э.Торричелли изобрел барометр, а открыл атмосферное давление. В.Франклин изобрел громоотвод, а открыл электрическую природу молнии. Открытия и изобретения тесно взаимосвязаны друг с другом особенно на современной стадии научно-технического прогресса, когда фундаментальные и прикладные исследования проводятся в одной научно-исследовательской лаборатории, как например, при открытии лазера. Но все же открытие предполагает и новый для человека объект действительности и получение о нем новых знаний, тогда как изобретение имеет дело с созданием нового объекта.

Существуют методы, которые активизируют и направляют творческое мышление на пути создания новых, нешаблонных, нестандартных решений. Конструктору полезно знать эти методы (и учиться использовать их).

Приведем основные:

Инверсия в конструировании – обращение функций, формы, механических свойств и относительного расположения деталей, направленное на получение нового функционального, технологического или другого эффекта. Часто бывает достаточно сделать в конструкции что-либо «наоборот», как ее качества резко улучшаются. Например, промежуточный вал редуктора с напрессованными на нем зубчатыми колесами можно установить на подшипниках в корпус. Инвертировать этот узел – значит вал превратить в неподвижную ось, а зубчатые колеса выполнить в виде блока, вращающегося на оси. В часто встречающемся соединении какой-либо тяги с рычагом, проушина и вилка, в которой она крепится с помощью пальца, могут быть выполнены, соответственно, на рычаге и тяге или наоборот. Это примеры инвертирования функций и расположения деталей, входящих в узел. Инверсию формы можно продемонстрировать на примере головки болта с наружным и внутренним шестигранником под ключ. Инверсия (сделай наоборот) – метод получения нового ТР путем отказа от традиционного взгляда на задачу. При этом взгляд на задачу осуществляется обычно с диаметрально противоположной позиции. Принцип инверсии:

Снаружи – изнутри;

Вертикально – горизонтально;

Вертикально – вверх дном (вверх ногами);

С лицевой стороны – с обратной стороны;

Поверхность охватывающая – поверхность охватываемая;

Симметрично – асимметрично;

Ведущее – ведомое;

Жидкое – твердое;

Вредное – полезное;

Жесткое – гибкое;

Растяжение – сжатие.

Элемент на одной детали – перенести на др. деталь, взаимодействующую с первой; и т.д. и т.п.

Не следует упускать из виду и то, что инвертирование частных функций деталей узла не должно повлечь к изменению (ухудшению) функции всего узла или изделия.

Аналогия (метод прецедента) – использование ТР из др. областей науки и техники.

Аналогичные решения, используемые для решения инженерных задач, могут быть заимствованы из живой природы как конструкции и элементы биомеханики.

Метод прецедента использует аналогию с ранее разработанными конструкциями.

Аналогия может не только использовать ранее созданные конструкции, но и моделировать разные качества: форму, цвет, звук и т.п.

Эмпатия – отождествление личности конструктора с объектом разработки, т.е. элементом или процессом: "вхождение в образ". Этот метод приводит к новому взгляду на задачу.

Комбинирование – использование в конструкции в разном порядке и в разных сочетаниях отдельных ТР, процессов, элементов. При этом можно найти новое качество, дополняющий положительный эффект.

Метод комбинирования может применяться по трем схемам объединения элементов:

новое + новое,

новое + старое,

старое + старое.

Комбинации элементов могут быть разного характера: мех. соединение, соединение через промежуточные элементы, дублирование, образования многоступенчатых конструкций и др.

Компенсация – уравновешивание нежелательных и вредных факторов средствами противоположного действия. Например, часто необходимо компенсировать влияние массы, сил инерции, трения, различные потери... – это осуществляется с помощью компенсаторов (постоянных, регулируемых, автоматических, пружинных и др.).

Динамизация – превращение неподвижных и неизменных элементов конструкции в подвижные и изменяемой формы.

Агрегатирование – создание множества объектов или их комплексов, способных выполнять различные функции, либо существовать в различных условиях. Достигается путем изменения состава объекта или структуры его составных частей.

Способы агрегатирования:

• соединение агрегатов с самостоятельным объектом представляющим комплекс (транспортер с подвесными орудиями);
• агрегатирование присоединением, когда к базовой составной части могут присоединяться различные зависимые составные части;
• агрегаты, узлы, детали (например, агрегатные станки; поворотно–делительные столы + силовые узлы: механизм главного движения и механизм подач);
• агрегатирование изменением, когда в объекте могут применяться всевозможные варианты составных частей при различной компоновке (например, различные варианты кузова автомобиля на одном шасси...).

Компаундирование – состоит с том, что для увеличения производительности параллельно соединяются два технических объекта. Соединение производится различными приемами:

• объекты устанавливаются независимо параллельно и связываются синхронизирующимися устройствами;
• конструктивно объединяются в один агрегат и т.д.

Блочно–модульное конструирование – предусматривает создание изделий на основе модулей и блоков. Модуль – составная часть изделия, состоящая преимущественно из унифицированных или стандартных элементов различного функционального назначения.

Резервирование (дублирование) – увеличение числа технических объектов для повышения надежности изделия в целом.

Мультипликация – повышение эффективности за счет использования нескольких рабочих органов, выполняющих одни и те же функции (по местам; многодетальная обработка; многоэтажные конструкции; многослойные конструкции и т.п.).

Метод расчленения – заключается в мысленном разделении традиционных технических объектов с целью упрощения выполняемых или функций и операций. Секционирование предполагает дробление ТО на конструктивно подобные составные части – секции, ячейки, блоки, звенья.

Ассоциация – использование свойства психики при появлении одних объектов в определенных условиях вызывать активность других, связанных с первыми.

Общие положения. Процесс проектирования представляет собой последовательное выполнение операций от исходной {получения заказа на разработку) до дизайнерского проекта.

Основным фактором, который определяет процесс проектирования, является цель проекта. От нее зависит содержание и направление работы художника-конструктора, применяемые в процессе работы методы и средства. В качестве цели проекта выступают свойства и функции изделий, необходимые обществу. Художнику-конструктору необходимо спроектировать вещь такой, чтобы по полезности она превосходила свои аналоги.

Процесс проектирования имеет организационные формы. Он расчленяется на этапы, для каждого из которых ставятся свои задачи. Результаты этапов оформляются соответствующей нормативной документацией и материалами.

В соответствии с ГОСТ 2.103-68 «ЕСКД. Стадии разработки» установлено пять основных стадий проектирования промышленных изделий. Всем стадиям инженерного проектирования соответствуют определенные этапы художественного конструирования, которые вместе образуют единый процесс создания промышленных изделий (табл. 5.3).

При инженерном или техническом проектировании разрабатывается материальная основа изделия, а при художественном конструировании эта основа наделяется удобством пользования и красотой. Имея другие задачи, оно, таким образом, отличается от инженерного проектирования.

Участие художника-конструктора в проектировании особенно важно в начале работы - на этапах предпроектного анализа и разработки художественно-конструкторских предложений, т. е. когда рождаются идея и замысел будущего изделия. На последующих этапах замысел развивается и реально воплощается в проекте.

Предварительный анализ и разработка технического задания. Особенностью метода художественного конструирования является системный поиск решения, когда процесс проектирования начинается задолго до появления чертежей. На первом этапе определяются требования, связанные с функционированием изделия, и устанавливаются общие требования технической эстетики, которые всегда обеспечивают комплексный подход к проектируемому изделию.

Разработка технического задания включает предварительный анализ, при котором ведется сбор информации о целях проекта, устанавливаются материально-технические возможности предприятий, которые будут выпускать проектируемое изделие, определяется потребность в нем и сфера потребления, характер спроса и сбыта, комплекс технологических требований, место изделия в комплексе функционально связанных с ним вещей, перспективы развития техники и технологии производства и другие вопросы социально-экономического характера.

Табл. 8.3 . Содержание этапов художественного конструирования

Стадии инженерного проектирования	Этапы художественного конструирования изделий	Результаты работы художника-конструктора
Техническое задание	Разработка технического задания: Предварительный анализ проектной ситуации Формулировка художественно-конструкторской проблемы Составление технического задания на проектирование	Техническое задание
Техническое предложение	Разработка художественно-конструкторских предложений: Исследования по соответствующим проблемам социологии, эргономики, типологии с целью получения необходимых данных для проектирования изделия Определение требований технической эстетики и эргономики к разрабатываемому изделию Определение художественно-конструкторской задачи Разработка предварительных вариантов художественно-конструкторских предложений Согласование художественно-конструкторских предложений	Художественно-конструкторские предложения: Данные предпроектных исследований Требования технической эстетики и эргономики к изделию Формулирование художественно-конструкторской задачи Варианты компоновочных схем изделия Художественно-конструкторские предложения
Эскизный проект	Разработка эскизного художественно-конструкторского проекта: Анализ и выбор вариантов художественно-конструкторских предложений Изучение конструкций, материалов и технологии изготовления изделий Разработка эскизных вариантов изделия в графике и в объеме (с учетом данных эргономики и др.) Анализ и выбор эскизных вариантов	Эскизный проект: Варианты художественно-конструкторских предложений Данные о конструктивных решениях, свойствах материалов и технологии Эскизы и поисковые модели изделия Окончательный вариант эскизного решения изделия
Технический проект	Разработка технического художественно-конструкторского проекта: Окончательная компоновка изделия Художественно-конструкторская проработка формы Разработка сложных поверхностей Выбор конструкторских и отделочных материалов Моделирование и макетирование Оформление проекта Согласование технического проекта	Технический художественно-конструкторский проект: Компоновочные чертежи Чертежи внешнего вида изделия Эскизы узлов внешней формы Эскизы сложных поверхностей Модель или макет изделия Пояснительная записка
Разработка рабочей конструкторской документации	Рабочее проектирование: Разработка теоретических чертежей сложных поверхностей Разработка чертежей узлов и деталей Согласование рабочей документации	Рабочие чертежи: Теоретические чертежи сложных поверхностей Чертежи узлов и деталей, наиболее существенных для внешнего вида изделия

При разработке технического задания в процессе проектирования объектов техники определяются общие эргономические требования и дальнейшие специальные исследования, которые необходимо провести. Принципы, методы и требования эргономики находят отражение и на всех последующих этапах художественного конструирования (табл. 15.2) .

На первом этапе анализа социальных потребностей и технико-экономических возможностей учитываются характерные черты формы, стилевая направленность и формируется система ограничений, которая вместе с установленными общими задачами проектирования служит основой для предварительной оценки проектной ситуации и определения желаемых свойств проектируемого изделия. Пониманию и формированию общей задачи проектирования в значительной мере способствует знакомство художника-конструктора с прототипами изделия.

Предварительный анализ на первом этапе способствует квалифицированному участию художника-конструктора в разработке технического задания на проектирование и позволяет наметить проектную стратегию.

Табл. 8.3. Примерное содержание эргономических задач на стадиях проектирования технических объектов

Стадии проектирования	Основные эргономические задачи	Результаты работы
Техническое задание	Определение назначения объекта проектирования, анализ аналогов и прототипов и их эргономическая характеристика Эргономический анализ деятельности человека в действующей системе «человек - машина - среда» (ЧМС) или составление программы проектирования деятельности человека во вновь создаваемой системе ЧМС Выявление потребности и проведение специальных эргономических исследований Ориентировочное распределение функций в системе «человек - машина» Определение ориентировочных эргономических требований к объекту проектирования на основе нормативных документов, справочных материалов и результатов работы по вышеназванным пунктам	Ориентировочная профессиограмма деятельности человека Предварительные эргономические требования к работающему человеку, оборудованию, рабочему месту, производственной среде Программа специальных эргономических исследований
Техническое предложение и эскизный проект	Уточнение распределения функций в системе «человек - машина» и разработка укрупненных алгоритмов работы человека Разработка вариантов эргономического решения объекта (или ориентировочных эргономических требований к работающему человеку, оборудованию, рабочему месту, производственной среде) Проведение специальных эргономических исследований (в случае, если выявлена потребность в них) Уточнение алгоритмов работы эргономических требований на основе исследований в лабораторных и производственных условиях	Варианты эргономического решения объекта (или конкретизированные эргономические требования)
Технический проект	Окончательное распределение функций в системе «человек - машина» и разработка детальных алгоритмов работы человека Выбор предпочтительного варианта эргономического решения объекта (или определение окончательных эргономических требований и их реализация в проекте) Комплексная оценка эргономического решения объекта (или опенка степени реализации эргономических требований) аналитическими методами и методами моделирования	Окончательное эргономическое решение объекта (или окончательные эргономические требования) Результаты экспертизы проектных решений
Разработка рабочей конструкторской документации и испытания	Анализ и экспериментальная оценка созданного изделия в реальных условиях эксплуатации Предложения по совершенствованию (доводке) изделия и соответствующей корректировке проекта Эргономическая оценка качества изделия Разработка эргономических требований к конструкциям по эксплуатации и обслуживанию	Эргономическая характеристика оборудования, рабочие мест, производственной среды; предложения по их совершенствованию Эргономические требования к конструкциям по эксплуатации и обслуживанию оборудования

Техническое задание на художественное конструирование представляет собой документ (составляется только заказчиком или совместно с исполнителем, утверждается заказчиком и исполнителем), в котором устанавливаются назначение, технические и экономические характеристики объекта проектирования, потребительские и другие требования к нему, а также стадии разработки. При этом на любой стадии допускается при взаимном согласовании и утверждении внесение изменений в задание.

Разработка художественно-конструкторских предложений. После получения задания художник-конструктор приступает к разработке предварительных вариантов художественно-конструкторских предложений. Этот процесс ведется параллельно с углубленным анализом исходной проектной ситуации и прототипов.

В начальной стадии проектирования художник-конструктор, анализируя исходную ситуацию, выясняет, чем она не удовлетворяет человека и что в ней должно быть изменено. При этом он изучает потребности в конкретном изделии, выявляет тенденции в развитии его формы и функции, технические характеристики, особенности эксплуатации и пути оптимизации функционального процесса и т. д. Важную роль в этом анализе играют сведения об аналогах, т. е. лучших и близких к проектируемому изделию образцах, и прототипах. Необходимо иметь в виду, что аналоги - это те изделия, которые уже существуют.

Но в процессе проектирования могут быть созданы (например, в другой стране) более совершенные, поэтому требования к разрабатываемому изделию могут существенно измениться. Изучение динамики развития изделий (построенных в цепочку прототипов) позволяет выявить культурно-историческую тенденцию в смене их различных свойств, а также факторы, обусловившие эти смены. Такой анализ способствует формированию проектного замысла и выявлению возможного дальнейшего развития изделия. В практике нередки случаи, когда созданию качественных изделий способствовало изучение отдаленных прототипов.

Важным моментом в процессе анализа исходной ситуации, аналогов и прототипов является установление объективных функциональных, конструктивных и других условий формообразования.

Художник-конструктор должен знать технические возможности и условия формообразования изделий, поэтому при анализе аналогов изучаются особенности их конструктивного решения, технологии производства, свойства материалов. Такое исследование позволяет не только точнее разрабатывать требования к будущему изделию, но и успешнее реализовывать их в проекте.

На основании анализа аналогов и прототипов делается также вывод о строении формы изделия. Композиционный анализ формы позволяет выявить систему функциональных и конструктивных связей и комплексно оценить достоинства и недостатки формы, функции и конструкции изделия. Поэтому анализы функции, конструкции и формы взаимно дополняют друг друга.

Кроме анализа аналогов и прототипов объекта - так называемого ретроспективного моделирования и установления совокупности требований к нему - конструктивного моделирования, важным средством в поиске проектного замысла является прогнозирование - перспективное моделирование. Прогнозирование основывается на правильном построении идеала будущего предмета и основных направлениях движения к нему с учетом закономерных изменений социальных, технико-экономических и других условий. Каждая последующая перспективная модель должна органически вырастать из предыдущей, устраняя присущие ей недостатки. Такое исследование способствует более правильному определению задач в настоящем.

Прогнозирование может быть кратко-, средне- и долгосрочным, соответственно на 5-15, 15-25 лет и более отдаленную перспективу. В первом случае оно наиболее детально и близко смыкается с текущим проектированием, так как художник-конструктор опирается на сложившиеся или формирующиеся тенденции. При этом прогнозе формируется проектный идеал изделия с учетом изменения к моменту его появления условий (социальных, технических и др.). Прогнозирование формы изделия имеет значение лишь в связи с его содержанием, так как проектный идеал реализуется далеко не всегда: при приближении к идеалу последний заменится на новый, соответствующий своему времени. Однако движение от исходной ситуации к прогнозируемой уже осуществляется.

При среднесрочном прогнозировании главное внимание уделяется содержанию предмета, а не материалам и технологии его производства, которые в будущем могут существенно измениться. Форма предмета прогнозируется условно или вообще не прогнозируется. Таким образом, прогнозирование ведется на уровне идей и выходит за рамки проектирования.

При долгосрочном прогнозировании технико-технологические ограничения не учитываются, а выдвигаются идеалы развития предметной среды. Точные сроки реализации прогнозов установить невозможно.

В целом «проектное исследование призвано упорядочить познавательную деятельность дизайнера, направить ее в русло реализации проектного замысла, наполнения его конкретным содержанием. В свою очередь проектный замысел дает возможность устанавливать связи между далеко отстоящими друг от друга научными данными, видеть за частными решениями цели проектирования».

Итак, выполнив анализ и исследования, художник-конструктор определяет комплекс требований к проектируемому объекту. Устанавливаются действующие нормы, оптимальный ассортимент изделий (если требуется), функциональные, формообразующие и другие требования, разрабатываются методические указания и т. д. На основе выявленных требований определяются условия наилучшего функционирования изделия с участием человека, т. е. связи в системе ЧМС. Требования располагаются в зависимости от их важности, что затем учитывается при решении поставленной задачи.

На основании установленных требований, а также нормативных материалов, художник-конструктор разрабатывает варианты художественно-конструкторских предложений проектируемого объекта, которые еще не являются проектами изделия, но уже включают данные, необходимые для формирования замысла и реализации его в проекте. После согласования с заказчиком один из вариантов художественно-конструкторских предложений принимается для дальнейшей разработки.

В соответствии с СХКД ВНИИТЭ художественно-конструкторское предложение представляет совокупность документов, которые содержат обоснование целесообразности разработки последующей художественно-конструкторской документации проектируемого изделия.

Разработка эскизного художественно-конструкторского проекта. На этом этапе, тесно связанном с инженерным проектированием, определяются общая структура, кинематическая, электрическая и другие схемы технических объектов, конструкционные и отделочные материалы, покупные изделия или детали, габариты узлов и изделий, применяемые конструктивные решения, ведется поиск и отработка формы. Художник-конструктор осуществляет эскизный поиск будущего изделия на основе принятых решений по его конструкции и технологии изготовления, данных эргономических исследований и других, что отвечает комплексу требований технической эстетики. При проектировании технических объектов взаимодействие конструктивных и композиционных факторов - основной момент поиска.

На основе установленных инженером схем, узлов, габаритов художник-конструктор разрабатывает различные варианты компоновки узлов и элементов изделия и ищет соответствующие им композиционные решения. В процессе формообразования изделия компоновка, т. о. составление целого из отдельных частей (компонентов) в соответствии с замыслом, играет очень важную роль, так как здесь определяются основные объемно-пространственные характеристики формы. Предложенные варианты прорабатываются инженером с привлечением при необходимости расчетных методов. В процессе такой разработки у инженера-конструктора могут возникнуть замечания и предложения для художника-конструктора. Последний в свою очередь может выдвинуть предложения по новым конструктивным решениям. Поиск форм и конструктивного решения изделия является творческим процессом, и оптимальный вариант может быть найден только при учете всех требований и предложений, которые выдвигают инженер-конструктор и художник-конструктор.

На этапе разработки эскизного художественно-конструкторского проекта рождается, как правило, большое количество решений. Эскизы изделий выполняются в виде рисунков и чертежей, что позволяет оперативно вносить различные изменения. Помимо изготовления эскизов, художник-конструктор ведет поиск и отработку форм изделия с помощью моделирования и макетирования. Модель отражает объемно-пространственное решение проектируемого изделия, а макет, кроме того, и его цвет, фактуру материала и графические элементы. Модели и макеты всего изделия или отдельных узлов выполняются, как правило, в условном материале (дереве, гипсе, бумаге, картоне, пластилине и т. д.).

Эскизные проекты подвергаются всестороннему анализу, в результате которого выбирается один или несколько лучших вариантов. В соответствии с СХКД ВНИИТЭ, эскизный художественно-конструкторский проект представляет собой совокупность документов, которые содержат основные принципиальные художественно-конструкторские решения и обоснования выбранного варианта. После согласования с заказчиком и утверждения эскизный проект служит основанием для дальнейшей разработки.

Разработка технического художественно - конструкторского проекта. Этот этап соответствует разработке технического проекта. Ранее принятый эскизный проект отрабатывается окончательно. Разрабатываются узлы и элементы конструкций, проверяется осуществимость и целесообразность предложенных решений, анализируется с инженерных позиций схема компоновки. Художник-конструктор должен учесть в форме изделия все изменения, которые могут произойти в процессе инженерного проектирования, поэтому он должен хорошо знать конструкцию изделия, технологию его производства.

На данном этапе проектирования решают также вопросы выбора рациональных конструкционных материалов, оптимальной технологии изготовления изделий, унификации узлов и деталей. Важное значение имеет эргономический анализ проектируемого изделия и дальнейшая разработка его с учетом эргономических требований.

Когда вопросы формы изделия в целом уже решены, художник-конструктор более тщательно отрабатывает форму отдельных деталей, и особенно тех, которые связаны с удобством пользования изделием. Окончательно отрабатываются цветовое решение изделия и фактура поверхности. Вместе с технологом, физиологом и другими специалистами художник-конструктор подбирает необходимые облицовочные и отделочные материалы, так как, кроме эстетических требований, цвет и фактура поверхности должны удовлетворять требованиям физиологии.

При разработке технического художественно-конструкторского проекта отдельные технические параметры изделия, технологические возможности производства, эргономические требования, композиционный замысел и другие параметры могут оказаться в некотором противоречии. Поэтому для художника-конструктора важной задачей на данном этапе является координация работы многих специалистов и увязка различных параметров будущего изделия. Он должен отдать предпочтение той или иной группе формообразующих факторов в зависимости от назначения изделия и главных задач проектирования. Оценка совместимости факторов может привести к уточнению и изменению, но уже на более высоком уровне, отдельных параметров изделия. Это, как правило, связано с уточнением комплекса исходных данных, а иногда -с новым истолкованием проблемы и изменением технического задания, так как процесс художественного конструирования сложный и обратимый. Лишь после многократных поисков художник конструктор находит вариант, который удовлетворяет всем требованиям. Но после этого он еще анализирует и оценивает потребительские свойства изделия, его социальную роль. После этого результаты представляются на утверждение.

На этапе разработки технического художественно-конструкторского проекта, кроме чертежей общего вида, компоновочных, декоративно-графических элементов и технического рисунка изделия (перспективного изображения), выполняют модели и макеты в условном материале (или используют утвержденные на предыдущем этапе и доработанные с учетом замечаний). При разработке сложных и новых изделий иногда изготовляют действующие модели в натуральную величину, которые наиболее полнохарактеризуют их реальные потребительские свойства. Особенно необходимы такие модели при проектировании сложных объектов, имеющих криволинейное очертание поверхности. Они служат не только для отработки формы, но и для разработки точных конструктивных чертежей криволинейных элементов и шаблонов.

Художественное конструирование изделий со сложной формой может вестись с применением электронных устройств. Автоматизированное проектирование, например, широко применяется при разработке кузовов автомобилей. Оно обеспечивает точную информацию о поверхности и основных образующих линиях макета кузова, дает возможность точно воспроизвести фирму опытных и серийных образцов, освобождает художников-конструкторов и макетчиков от работ, связанных с построением перспективных изображений, замерами, и значительно сокращает процесс художественного конструирования в целом. Наличие единого носителя информации (например, перфоленты), сохраняемой на всех этапах проектирования, избавляет от недостатков обычного проектирования, а именно отклонений и наслоения ошибок на каждом из последующих этапов и при изготовлении опытного образца. Однако приоритет в решении творческих задач остается за человеком.

При проектировании большинства изделий для серийного производства необходимо изготовлять макетный образец - действующее изделие, которое, кроме формы изделия, отражает его цвет, фактуру материала, графические элементы.

В технический художественно-конструкторский проект, кроме чертежей и макетов, входят также пояснительная записка, схемы и расчеты. Пояснительная записка включает обоснование и описание художественно-конструкторского решения и перечень требований и замечаний к последующей разработке или изготовлению. На схемах, номенклатура которых определяется в зависимости от сложности проектируемого изделия, показываются его составные части и связи между ними в условных изображениях или обозначениях. В расчетах, произведенных исполнителем, по согласованию с заказчиком приводятся данные, необходимые для обоснования принятых решений.

Таким образом, технический художественно-конструкторский проект представляет совокупность документов, которые содержат полные и окончательные решения художественного конструирования проектируемого изделия, его технико-экономические показатели.

Рабочее проектирование. На этом этапе разрабатываются рабочие чертежи изделия. Вопросы формообразования уже решены на предыдущих этапах, и объем работы художника-конструктора резко уменьшается. При выполнении рабочих чертежей он выступает в роли консультанта. Художник-конструктор контролирует или непосредственно участвует в разработке шаблонов и сложных чертежей, связанных с формой поверхности изделий (плазовые чертежи), а также в выполнении различных надписей.

Определенные трудности, связанные с технологическими возможностями предприятия-изготовителя, могут обнаружиться уже при разработке чертежей технологической оснастки. Возникает необходимость внесения некоторых корректив в форму изделия. Эти вопросы должны решаться только художником-конструктором или при его участии.

По выполненным рабочим чертежам изготавливают один или несколько опытных образцов, которые предназначены для художественно-конструкторской оценки нового изделия, а также для испытаний на соответствие функциональному назначению, прочность, долговечность и т. д. Образцы должны быть изготовлены из тех же материалов, которые предусмотрены проектом для массового производства. Замена материалов, изменение отделки не допускаются, так как это может исказить идею проекта и изменить внешний вид изделия. При изготовлении опытных образцов художник-конструктор осуществляет авторский надзор.

В результате испытаний, условия которых должны быть близки к эксплуатационным, проверяется правильность всех принятых в процессе проектирования решений. На основании заключения по испытанию в проект могут быть внесены соответствующие коррективы, в том числе касающиеся формы изделия. Художник-конструктор является полноправным членом группы специалистов, которые осуществляют испытание и дают заключение по его результатам. При необходимости поправки, связанные с формой изделия, вносятся в чертежи им или с ним согласуются.

Отметим еще два важных аспекта процесса художественного конструирования, связанные с использованием средств графического дизайна при создании промышленных изделий и технологическими работами.

Человек получает необходимые сведения о промышленных изделиях посредством различной информации, носителями которой являются и сами изделия. Так, на многие изделия даются различные буквенно-цифровые тексты, знаки, символы и другая информация. Цвет при этом используется как самостоятельное средство (кодовая информация) или вспомогательное для нанесения буквенных знаковых изображений. Информационные тексты на изделиях называются цветографическими.

Графическое решение изделия может быть найдено в том случае, если будет определен комплекс всех задач. Так, необходимо правильно классифицировать цветографические сообщения (общая характеристика изделия, способ обращения, специальные надписи и т. д.), выбрать принятые в графике алфавиты (шрифтовые, цветовые и т. д.) с учетом соответствия их образу изделия и фирмы-производителя, их стилю, хорошо читаемые и т. д. Графическое решение необходимо соотносить с требованиями к предметной среде в целом и местом, которое в этой среде займет проектируемый предмет. Важным вопросом является правильное отражение значимости цветографических сообщений. Например, для средств производства наиболее важно отразить способ обращения с объектом. В изделиях индивидуального пользования предпочтение отдается товарным знакам и названиям, а сведения о способе обращения переносятся в сопроводительные документы. Графическое оформление средств массового обслуживания (телефонов-автоматов, бензоколонок и т. д.) предназначено в первую очередь для сообщения о принципе их работы. В таких объектах, как игральные автоматы, цветографическое решение настолько активно (в целях зазвать человека, создать игровой образ), что «уничтожает» саму вещь как материальный объект. Это экстремальный случай применения цветографики.

При разработке графического оформления необходимо согласовать все его элементы. В значительной мере этому может способствовать достижение общности начертания букв, цифр и знаков, пропорциональности элементов, необходимых характеристик цвета и т. д.

Художественно - конструкторский проект реализуется в изделие на производстве. Поэтому в процессе художественного конструирования разрабатывается также технология производства изделия, которая является связующим звеном между проектом и его практической реализацией и составляет основу всего процесса производства. Это обусловливает необходимость знания художником-конструктором современной технологии и тесного сотрудничества с технологами.

В процессе художественного конструирования разработка технологии осуществляется на основе прототипов и аналогов, а также моделирования существующих технологических процессов, так как технологичность изготовления данного изделия определяется возможностями конкретного производства. Но если в проекте воспроизводится существующая технология без серьезной перестройки, это может оказаться недостаточным. Поэтому художник-конструктор должен предусматривать прогрессивные технологические процессы производства изделий. В отдельных случаях может прогнозироваться новая технология, специально разрабатываемая технологами. Таким образом, художественное конструирование может рождать не только новую форму изделия, но и способ его изготовления, т. е. новую технологию.

В художественном конструировании технология определяет не только совершенство выполнения технологических операций, но и те возможности, которые она дает дизайнеру при его работе над формой изделия еще на стадиях проектирования. Соответствие формы и материала выступает как один из ведущих эстетических принципов формообразования. Поэтому художественно осмысленная форма должна органически вписываться в создаваемый художественный образ изделия, который строится исходя из возможностей технологии, природы свойств материала. Так, четкая информированность о материале изделия является важным потребительским свойством, поэтому раскрашивание под дерево штампованного листового материала с округленными формами или имитация металлизированной пластмассы под серебро приводят к противоречию художественного и технологического приемов проектирования. Технологическое сглаживание формы в угоду ложной красивости может привести к излишествам в обработке материала и процессах производства, делая их неэкономичными.

В форме изделия нет необходимости специально раскрывать технологию его изготовления поэтому технологическая информативность формы, как правило, нейтральна. Например, сварной шов сам по себе не является элементом формы, и в большинстве случаев его тщательно заделывают. Однако в настоящее время многие технологические приемы создания формы отождествляются с художественными и могут проявляться в форме, поэтому скрывать их нет никакой необходимости. Даже сварной шов сегодня технологические возможности позволяют превратить при хорошей разработке конструкции и формы изделия в своеобразный орнамент.

В процессе художественного конструирования проводятся следующие технологические работы:

технологические предпроектные исследования, результаты которых служат отправным технологическим заданием для разработки проекта;

технологическое конструирование, в ходе которого формообразование изделия решается с учетом определенной технологии производства;

технологическое проектирование, содержанием которого является развернутая профессиональная разработка технологического процесса производства изделия, отвечающего создаваемой художником-конструктором его технологической форме (результаты фиксируются в технологической записке к художественно-конструкторскому проекту);

технологические опытно-поверочные и научно-исследовательские работы, которые выполняются в лабораторных и производственных условиях в целях обоснования, контроля и совершенствования разрабатываемых в процессе проектирования технологических моделей;

технологическое курирование, т. е. авторский надзор за реализацией разработанных технологических моделей в процессе инженерного конструирования, освоения изделия и производства. При этом художник-конструктор должен постоянно следить за всеми изменениями производственной ситуации и оперативно на них реагировать;

технологические оценочные работы, т. е. экспертная оценка результатов технологических работ, выполняемая поэтапно после разработки, освоения и в ходе производства с целью повышения качества выпускаемых изделий.

Художественно-конструкторская документация, выпускаемая при авторском надзоре, представляет собой совокупность художественно-конструкторских документов, которые отражают изменения художественно-конструкторских решений предыдущих стадий, появившиеся в процессе рабочего проектирования, после испытаний и освоения изделия.

В комплект художественно-конструкторских документов на изделия всех отраслей промышленности, на оборудование и комплексное проектирование производственных, общественных и жилых интерьеров, а также на упаковку, товарные знаки, эмблемы и знаки обслуживания входят графические и текстовые документы, модели, макеты и опытные образцы, которые определяют существо художественно - конструкторского решения, требования к изготовлению изделия, данные сравнительного анализа и обоснование выбранного варианта.

Утверждение вновь разработанных изделий культурно-бытового назначения массового производства осуществляется региональными художественными советами тех ведомств, которые являются головными по тому или иному виду продукции.

Разработанная документация на новое изделие передается на предприятие-изготовитель. Предприятие вначале проводит необходимые подготовительные работы: изготовляет оснастку, шаблоны, измерительный инструмент, осуществляет технологическую подготовку и т. д. После этого выпускается опытная партия изделий, по которой дают оценку соответствия производства требованиям обеспечения высокого качества нового изделия.

Приведенные выше этапы проектирования характерны для более сложных изделий, таких как станки, машины, приборы, фотоаппараты, пылесосы, телевизоры, мебель и т. п. Проектирование ряда других изделий требует меньшего количества специалистов, однако общий организационный принцип остается примерно таким же.