МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ИВАНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТИЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ» (ИГТА) Кафедра конструирования швейных изделий
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы инженерного творчества» студентами специальности 280900 дневной и заочной формы обучения
Иваново 2003
Настоящие методические указания определяют последовательность выполнения курсовой работы по дисциплине «Основы инженерного творчества» и включают в себя рекомендации к решению конструкторских задач связанных с использованием разных приемов анализа конструкций одежды и методик разработки моделей одежды. Методические указания предназначены для студентов специальности 280900 дневной и заочной форм обучения.
Составители: канд. техн. наук, доцент докт. техн. наук, профессор
Научный редактор канд. техн. наук, доцент
Б.П. Куликов В.Е..Кузьмичев
М.Р. Смирнова
Печатается в авторской редакции
Лицензия ИД №06309 от 19.11.2001. Подписано в печать 18.06.2003.Формат 1.16 6084. Бумага писчая. Плоская печать.Усл.печ.л.1, _.Уч. –изд.1, .Тираж 20экз. Редакционно-издательский отдел Ивановской государственной текстильной академии ЗАО «ИКУБ» 153000 г. Иваново, пр. Ф.Энгельса, 21
2
Цель и задачи курсовой работы
1.
Курсовая работа ставит своей целью закрепление теоретического курса по дисциплине «Основы инженерного творчества» и приобретения первых навыков, формулирования, разработки примеров решения и нахождение вариантов практической реализации творческих задач в области художественного и промышленного проектирования. Главной задачей является освоение методики, с помощью которой можно разрабатывать конструкторские решения моделей одежды с использованием разных приемов. 2.
Тематика курсовой работы
Объектом разработки может быть любой вид одежды различного назначения. Темой курсового проекта может быть выбрана разработка конструкторских решений одежды, оформление отдельных узлов одежды. Совершенствование ее эксплуатационных показателей и другие. Например, «Разработка новых конструкторских решений в одежде, защищающей человека от повышенных или пониженных температур», «Разработка новых элементов художественного оформления деталей и узлов одежды» и др. 3.
Основные принципы, используемые при выполнении курсовой работы
При разработке новых моделей одежды и других сопутствующих ей предметов конструктор имеет дело с элементами, которые могут рассматриваться как технические объекты. Таких объектов существует очень много. Они могут быть разнообразны по своей конструкции и содержанию. Однако при всем разнообразии объектов у них имеется много общего. В состав объектов могут быть включены отдельные элементы, имеющие разную форму, неодинаковые свойства и размеры. При этом все они могут быть определенным образом взаимосвязаны. Иными словами эти объекты имеют общие свойства. Они характеризуют объекты как систему. Применительно к одежде все узлы, детали могут быть представлены как ее элементы, которые по совокупности, несмотря на их различие по параметрам, пространственной структуре и свойствам, обеспечивают выполнение одеждой единой функции. Пример такой соподчиненности в одежде представлен на рис. 1. 3
КУРТКА СПИНКА
ПОЛОЧКИ
РУКАВА
ВОРОТНИК
Рис. 1. Схема соподчиненности узлов плечевого изделия Из рисунка 1 следует, что такая система проявляется в совокупности элементов, которые связаны между собой конструктивно, технологически и функционально. Поэтому более эффективное решение проектной задачи возможно только путем всестороннего рассмотрения свойств разрабатываемой или совершенствуемой системы с учетом ее изменения при взаимодействии с окружающей социальной и физической средой. В качестве примера можно рассмотреть задачу по совершенствованию эксплуатационных показателей комплекта одежды для защиты человека от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды. Эту одежду будем рассматривать как систему, которая состоит из отдельных узлов (спинка, полочки, рукава, воротник). Каждый узел имеет свои конструктивные особенности (линии основного и дополнительного членения, геометрические параметры, форму, силуэтные линии и др.). В тоже время структурное построение узлов одежды может иметь свои особенности, которые определяются характером взаимодействия системы ЧЕЛОВЕК-ОДЕЖДА-ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА. Одной из главных функций рассматриваемой системы является защита человека от неблагоприятного влияния внешней среды. Оптимальный вариант решения предполагает случай, когда одежда полностью выполняет свою защитную функцию и защищает человека, например, от пониженной температуры. Это возможно при условии, что между вырабатываемым метаболическим теплом и теплом, проходящим через одежду, существует динамическое равновесие. При метаболическом теплообразовании под одеждой скапливаются продукты кожного обмена (углекислота, влага и др.). Поэтому конструкторские решения должны предусматривать возможность выведения из-под одежды всех продуктов обмена. Другая немаловажная функция состоит в том, чтобы в конструкции одежды было обеспечено как статическое, так и динамическое антропометрическое соответствие, которое достигается как за счет конструктивных прибавок к размерным признакам, так и за счет рационального членения деталей в одежде. Кроме этого, влияние социальной среды оказывает сильное воздействие на формирование эстетического образа модели одежды. В этой связи рассматриваемая задача может быть разделена на две составляющих: 4
• совершенствование системы с позиции конструктивного и композиционного построения; • совершенствование системы с позиции ее структурного построения. Для решения задач подобного типа можно использовать методы позволяющие активизировать инженерное творчество. Эти методы получили широкое распространение, как в России, так и в других странах. Среди них имеются методы, которые можно использовать для поиска новых конструктивных решений при разработке моделей одежды. К таким методам, например, относится метод морфологического анализа. С его помощью, возможно, проводить прогнозирование структуры конструкторско-технологических решений. Метод основан на построении и последующем анализе матрицы содержащей морфологическую характеристику объекта, структуру которого прогнозируют. Морфологическая матрица представляет собою систему элементов, расположенных в виде прямоугольной схемы, с которыми можно проводить различные операции. В данном случае матрица представляет систему столбцов и строк, количество которых, определяется особенностью рассматриваемой модели изделия. Пример морфологической матрицы конструкторских решений в кодированном виде представлен в таблице 1. Таблица 1. Морфологическая матрица анализа конструкции изделия Морфологические признаки узлов конструкции Линии Линии Способ Обеспече- СилуэтВарианты основ- дополн. формооб- ние динаное реузлов конст- ного членения разования мического шение рукции члене- узлов, де- узлов, де- соответст- узлов, дения, узталей талей вия талей лов
Полочка Спинка Рукава Воротник Капюшон
1 2 3 4 5
Удобство и вид обслуживания
Р1
Р2
РЗ
Р4
Р5
Р6
Р11 Р21 Р31 Р41 Р51
Р12 Р22 Р32 Р42 Р52
Р13 Р23 РЗЗ Р43 Р5З
Р14 Р24 Р34 Р44 Р54
Р15 Р25 Р35 Р45 Р55
Р16 Р26 Р36 Р46 Р56
Следует заметить, что при отыскании конструктивных решений в каждой узловой точке Рi следует стремиться к тому, чтобы перебрать возможные варианты уже известных, существующих решений и на этой основе предложить новые. Причем эти решения могут быть выбраны из других областей практической деятельности чело5
века, даже в том случае, если они подходят к выбираемому варианту лишь по формальному признаку. Таким образом, исходная матрица принимает развернутый вид и содержит несколько вариантов конструкторских решений по каждому морфологическому признаку Рi и для каждого узла конструкции Рj. Вторая часть поставленной задачи по совершенствованию одежды данного вида с позиции ее структурного построения также может быть представлена морфологической матрицей, которая показана в таблице 2. Таблица 2. Морфологическая матрица структурного анализа свойств пакета Параметры микроклимата пододежного пространства
Морфологические признаки структуры пакета Тип конструкции
Расположение Вид материала Источники по слоям тепловой слоев пакета энергии
Р1
Р2
РЗ
Р4
Р11
Р12
Р13
Р14
Р21
Р22
Р23
Р24
РЗ1
Р32
РЗЗ
Р34
Влажностьпакета
Р41
Р42
Р43
Р44
Содержание углекислого газа
Р51
Р52
Р5З
Р54
Температуравоздуха у поверхности кожи Движение воздуха в одежде Лучистое тепло
При выборе вариантов решений по этой матрице следует опираться так же на достижения и технические решения, существующие в других областях знаний, применяемые к другим техническим объектам. Преимуществом морфологического метода (анализа) является то, что он заставляет разработчика расширить область поиска технических решений. Без использования матрицы конструктор при про6
гнозировании содержания технических решений в силу психологической инерции сочетает, как правило, один из элементов (конструктивный узел) с ограниченным набором других элементов (морфологических признаков). Формализация всех возможных сочетаний элементов в матрице позволяет преодолеть психологический барьер и анализировать сочетания каждого элемента структуры со всеми вариантами других элементов. Рассматриваемый метод успешно применяется при поиске новых решений в различных областях науки и техники. 4.
Алгоритм проведения морфологического анализа
4.1Подбор или задание прототипа изделия и формулирование задачи. 4.2 Разделение изучаемого изделия (системы) на составляющие его узлы (подсистемы) или выделение наиболее важных параметров, характеризующих каждый узел. 4.3Составление перечня всех морфологических признаков изделия, от которых зависит реализация главной цели в поставленной задаче. 4.4 Составление первоначальной морфологической матрицы в общем кодированном виде. 4.5 Раскрытие (поиск) возможных вариантов решений по каждому морфологическому признаку для каждого узла изделия. 4.6 Формулирование конкретных решений задачи путем подбора определенных вариантов морфологических признаков для каждого узла изделия. ЗАМЕЧАНИЕ: при выполнении работы по п. 4.6 рекомендуется оформлять каждый вариант предлагаемого конструктивного решения узла, детали изделия графически и выстраивать предлагаемые решения в виде рядов. 4.7 Анализ полученных вариантов решений, выбор наилучших и формирования из них изделия, которое будет иметь новые элементы конструктивных решений или будет наделено новыми, более совершенными функциональными показателями, свойствами.. 4.8 Эскизная проработка полученных решений. Описание внешнего вида изделий (изделия) и их особенностей по сравнению с исходным изделием, принятым за прототип. 5.
Ассоциативные методы поиска новых модельных решений
Расширение функциональных возможностей предметов бытового назначения, в частности одежды, всегда требует разработки не только новых технических решений, но и их художественного оформления. Это в свою очередь приводит к поиску образов сущест7
вующих изделий, анализ которых может вызвать новые ассоциации. Для поиска таких решений служат различные методы, основанные на использовании ассоциаций. В качестве одного из таких методов можно использовать метод фокальных объектов. Этот метод дает возможность получать хорошие результаты при поиске новых модельных решений при художественном оформлении не только изделий в целом, но и отдельных узлов, деталей и др. Этот метод является ассоциативным. Название метода определяется тем, что на объект, который выбран для последующего изучения, фокусируется внимание разработчика. В качестве прототипа принятого объекта может быть выбрана модель швейного изделия. Все внимание разработчика переносится на это изделие и фокусируется на нем. Если рассматривать задачу расширения функциональных возможностей существующей модели, изменения ее формы, внешнего вида, то у разработчика могут возникать различные ассоциации, связанные с этой моделью. Ассоциации могут служить подсказкой для нахождения новой идеи. Успешному поиску новых идей способствует установление логической связи между различными по своей природе понятиями. Эту связь можно установить путем ассоциативного перехода от одного понятия к другому. С целью характеристики такого перехода выберем два разных понятия, которые словесно совершенно не связаны между собой, например, одежда и свет. Ассоциативный переход может выглядеть следующим образом: свет - луч, луч - фонарь, фонарь - аккумулятор, аккумулятор - энергия (тепло), тепло - обогрев. Итогом такого анализа является предложение проектировать предметы бытового назначения, в том числе и одежду, с электроподогревом. А в продолжение такого перехода возникают различные ассоциации, касающиеся вида источника тепла и т.д. Ассоциация отражает связь между отдельными представлениями, при которой одно представление, связанное с рассматриваемым объектом, вызывает другое представление, которое переносится на другой объект. Успешное решение задач подобного рода возможно при условии, что разработчик задач подобного типа имеет развитое творческое и раскрепощенное воображение, нестандартный принцип мышления и развитую фантазию. Сущность метода состоит в перенесении на совершенствуемый объект случайно выбранных признаков, которые имеют общие схожие черты и могут быть применены к совершенствуемому объекту. Метод позволяет получить хорошие результаты при поиске новых модификаций известных предметов, способов, устройств, новых модельных решений в одежде и др. 8
ЗАМЕЧАНИЕ: задания на основе метода фокальных объектов рекомендуются для студентов обладающих развитым ассоциативным восприятием окружающей среды и различных технических объектов. 6.
Алгоритм поиска новых модельных решений на основе метода фокальных объектов
6.1 Выбор или задание фокального объекта. Название объекта выступает как ключевое слово. 6.2 Подбор нескольких случайных объектов (четыре-пять). 6.3 Составление для каждого случайного объекта ряда признаков, которые характеризуют выбранный объект. 6.4 Генерирование идей путем присоединения к фокальному объекту ассоциативных признаков случайных объектов. 6.5 Развитие полученных сочетаний на основе свободных ассоциаций. 6.6 Отбор полезных решений. 6.7 Эскизная проработка новых модельных решений. Метод фокальных объектов достаточно прост. Он позволяет совершенствовать уже существующие несложные объекты. Решения, получаемые при использовании этого метода, носят как конструкторский, так и художественный вариант при оформлении деталей и узлов одежды. Например, это могут быть отдельные узлы, детали (воротник, кокетка, карман, капюшон и др.). Как показывает практика, наибольший эффект этот метод дает при поиске нового ассортимента товаров бытового назначения, новых форм и эстетических образов предметов одежды с учетом возможности ее трансформирования. Следует подчеркнуть, что важнейшим элементом инженерного мышления является творческое воображение, фантазия. Воображение связано с фантазией, которая ассоциируется с желанием, чтобы то, чего хочется, обязательно сбылось. Размышления над фантастическими решениями является сильным стимулятором появления новых идей. В таблицах 3 и 4 приведены задания для выполнения курсовых работ на основе метода морфологического анализа и метода фокальных объектов.
9
Таблица 3. Темы заданий выполняемых на основе морфологического анализа Вариант заданий
0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Характер выполняемой работы
Вид изделия
Куртка рабочая мужская Комбинезон женский
Строительные работы Отделочные работы
Пальто женское меховое
Повседневная эксплуатация Работа автомеханика Работа на стройке Спасательные работы Повседневная эксплуатация
Комбинезон утепленный Костюм сварщика утепленКостюм альпиниста Куртка женская утепленная
Параметры среды Т в, Vв, град. м/с - 15 4 4 1,5 -10
2
10 -8 -15 4
1,5 2 8 5
-20 4
0,5 2,5
Костюм летчика высотника Комбинезон электросварщика Костюм спортивный утепленный Куртка мужская из кожи Комплект одежды для спецКомбинезон детский зимний Коллекция детских платьев Детский комплект (головной убор, куртка, брюки) Куртка женская из кожи Костюм для защиты от лучистого тепла
Выполнение полетов Работа на горячих поверхностях Тренировки зимой на открытом воздухе Повседневная Повседневная зимняя Прогулки на воздухе Нарядная одежда Прогулки на воздухе
-6
4,5
-10 -15 -6 21 8
5 5,5 3 2 3
Повседневная зимняя Тушение пожаров
-8 150
4 5
Комбинезон мужской зимКуртка мужская из кожи с застежкой по линии талии Смокинг Куртка рабочая мужская
Заправщик топлива Повседневная
-10 6
5 4,5
Дирижер оркестра Плотник
22 -4
0,5 4,5
10
Таблица 4. Темы заданий выполняемых на основе метода фокальных объектов Варианты заданий 1 2 3 4 5 6 7 8
7.
Вид основного изделия Пальто женское Куртка Куртка женская Жилет мужской Куртка ветровка Жилет Куртка женская Куртка детская
9
Платье женское
10
Брюки мужские
Виды трансформирования основного изделия Брюки, жакет Жилет с рюкзаком Топ + юбка Рюкзак Сумка с ремнями Куртка и капюшон (двухстор.) Двухразмерное изделие Рукава трансформируются в сумку- рюкзак Возможность изменения длины плечевого изделия Возможность изменения длины поясного изделия
Методические указания к выполнению курсовой работы
Курсовая работа выполняется по варианту, который определяется по сумме двух последних цифр номера зачетной книжки. Вид основного изделия выбирается по таблицам 1 и 2. Тема работы конкретизируется преподавателем ведущим занятия. Выполнение работы связанной с использованием морфологического анализа проводится в следующем порядке: 7.1 В соответствии с заданием выполните эскизную проработку (технический чертеж) наиболее распространенного варианта модели изделия. 7.2 Проведите анализ задачи, выявите особенности модели с учетом ее функционального назначения, условий эксплуатации и занесите их в таблицу. 7.3 Составьте алгоритм решения поставленной задачи. 7.4 Составьте перечень основных узлов конструкции заданного изделия или параметров, влияющих на основные эксплуатационные показатели одежды. 7.5 Составьте перечень морфологических, признаков характеризующих особенности конструктивных узлов изделия или морфологических признаков, влияющих на состояние микроклимата одежды. 7.6 Сформируйте вначале морфологическую матрицу в кодиро11
ванном виде, как это показано в таблице 2 или 3. Кодированные варианты позволяют быстро находить среди множества предлагаемых решений те, которые необходимо использовать в новом варианте конструктивного решения модели. 7.7 Проведите поиск возможных вариантов решений по каждому морфологическому признаку для каждого узла конструкции или по каждому морфологическому признаку структуры пакета для каждого фактора влияющего на микроклимат пододежного пространства. Поиск решений может выполняться в любой последовательности, либо путем перебора возможных вариантов сначала по Рi, а затем по Рj, либо наоборот. Каждая ячейка вдоль каждого ряда Рi и столбца Рj представляется в виде нескольких возможных вариантов конструктивных решений выполненных графически в произвольном масштабе, но не менее чем 1:4. Таким образом, матрица принимает вид развернутых таблиц, в которых решения представляются отдельно для каждого узла конструкции или для каждого параметра микроклимата по всем морфологическим признакам. 7.8 Проведите подбор сочетаний морфологических признаков, которые наилучшим образом отвечают условиям поставленной задачи, и могут быть объединены в изделии с позиции оптимального решения. Укажите позиции этих решений в кодированной матрице, объединив их направляющими стрелками. 7.9 Выполните эскизную проработку нового варианта разработанной модели (технический чертеж). 7.10 Сделайте вывод об уровне ее совершенства по сравнению с исходным вариантом. При выполнении задания связанного с ассоциативными методами поиска новых модельных решений методика выполнения работы соответствует регламенту алгоритма метода фокальных объектов (см. стр.9). 8.
Содержание пояснительной записки
8.1 Введение. 8.2 Характеристика метода поиска новых конструкторских или художественных решений. 8.3 Характеристика морфологических признаков узлов конструкции изделия. 8.4 Алгоритм выполнения работы. 8.5 Формирование кодированной матрицы конструкции изделия. 8.6 Формирование матрицы с развернутыми морфологическими признаками. 8.7 Анализ конструктивных решений и формирование конст12
рукции изделия наделенной новыми признаками. 8.8 Технические рисунки изделий с новыми конструктивными решениями и их описание. 8.9 Заключение. 8.10 Список библиографических источников. 9.
Требования к оформлению пояснительной записки
9.1 Пояснительную записку оформляют на листах формата А4. Текст располагают с одной стороны листа. 9.2 Титульный лист оформляется в соответствии с требованиями стандарта ИГТА. Пример оформления титульного листа показан в приложении А. Вторым листом в записке является лист задания. Пример его оформления показан в приложении Б. На третьем листе приводится содержание пояснительной записки с указанием основных разделов и номеров страниц. 9.3 Текст пояснительной записки начинается с четвертой страницы. Его написание начинают с «Введения», в котором приводят тему проекта, основные задачи, решаемые в нем, а также обоснование разработки. Введение оформляют на отдельном листе и этот лист не нумеруют. 9.4 Каждый раздел работы оформляется соответствующим номером. Номера разделов указываются арабскими цифрами. Нумерацию страниц начинают с титульного листа. На титульном листе и листе задания номер страницы не ставят. На всех последующих листах, начиная с оглавления, номера страниц проставляют в правом нижнем углу. Номер рисунка и его название проставляют ниже расположения рисунка. На листах записки соблюдают поля: левое 3,0 см; правое 1,0с верхнее 2,0 см; нижнее 2,5,0 см. 9.5 Текстовая часть пояснительной записки сопровождается выводами и заключением по работе. Выводы должны отражать основные результаты выполненной работы. Отмечают новизну сделанной работы, возможность использования результатов работы и что может быть получено от ее внедрения. Этот раздел записки не нумеруют. За выводами с нового листа приводят список используемой литературы (Библиографический список). Его оформляют по требованиям к оформлению библиографических источников. Последними разделами в записке располагают приложения. Их обозначают буквами русского алфавита (А, Б, В и т.д.). 10.
Библиографический список
10.1 Оформление текстовых документов. Методические указания по курсу «Конструирование одежды»: Составитель Костин Ю.А. 13
Иваново, ИвТН,1986. -38 с. 10.2 Скирута М.А., Комиссаров О.Ю. Инженерное творчество в легкой промышлен ности. - М.: Легпромбытиздат, 1990. -182 с. 10.3 Половинкин А.И. Основы инженерного творчества.- М.: Машиностроение, 1988.-360с. 10.4 Повилейко Р.П. Инженерное творчество.- М.: Легпромбытиздат, 1977. 10.5 Чус А.В., Данченко В.Н. Основы технического творчества. Учебное пособие. - Днепропетровск, 1980.-101с. 10.6 Александров Л.В., Карпова Н.Н. Методы инженерного творчества. Справочник. – М.: ВНИИПИ, 1993. – 393 с.
14
Приложение А Оформление титульного листа МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ИВАНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТИЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ (ИГТА)» Кафедра конструирования швейных изделий Название работы ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе по дисциплине: «Основы инженерного творчества»
Автор работы Специальность 28090 Конструирование швейных изделий Код (№ зачетной книжки) Факультет Курс группа Руководитель работы Работа защищена с оценкой
Иваново (год разработки)
15
Приложение Б Оформление задания к курсовой работе МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ИВАНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТИЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ (ИГТА)» Кафедра конструирования швейных изделий
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Студент(ка) Код Факультет курс 1 .Тема работы 2.Срок представления работы к защите 3.Исходные данные для проектирования 4.Содержание пояснительной записки 5.Перечень графического материала
Руководитель проекта Задание принято к исполнению
16