Công nghệ 10: Thiết kế kĩ thuật và đánh giá sản phẩm, từ vấn đề đến cải tiến | LUKATO AI
Công nghệ 10: vòng thiết kế năm chặng (vấn đề, ý tưởng, chọn, mẫu và thử, đánh giá) cùng lớp nền sổ thiết kế, với ma trận quyết định, mô hình và bản mẫu, kế…
LUKATO AI · CÔNG NGHỆ 10 · THIẾT KẾ KĨ THUẬT
VẤN ĐỀ · Ý TƯỞNG · CHỌN · MẪU VÀ THỬ · ĐÁNH GIÁ VÀ CẢI TIẾN
Từ vấn đề đến sản phẩm:
vòng thiết kế năm chặng,
năm yếu tố và một bảng tiêu chí
Một sản phẩm tốt không ra đời từ một nét vẽ đẹp mà từ một chuỗi quyết định có căn cứ. Người thiết kế phải biết mình đang giải quyết nhu cầu nào trong những giới hạn nào, nghĩ ra nhiều cách trước khi chọn một cách, làm một mẫu nhỏ để hỏi sản phẩm xem nó có hoạt động thật không, rồi đánh giá bằng tiêu chí đã nêu từ đầu và quay lại sửa khi chưa đạt. Bài giảng này nối năm chặng ấy thành một vòng thiết kế , đặt bên dưới một sổ thiết kế ghi lại từng quyết định, và soi mỗi chặng qua năm yếu tố: chức năng, thẩm mĩ, kinh tế, an toàn, môi trường. Phần nào là kiến thức bổ sung đều được ghi rõ; các con số trong lab là số liệu minh họa.
- ① Làm sao biến một lời nhờ mơ hồ thành yêu cầu đo được và những ràng buộc rõ ràng?
- ② Hai kiểu ghế hơn kém nhau một điểm trên bảng chấm: có nên tin vào người đứng đầu, và làm gì để biết?
- ③ Mẫu thử chạy tốt trong xưởng đã đủ chưa, và khi thử thất bại thì làm gì tiếp?
5+1
năm chặng của vòng thiết kế, cộng một lớp nền là sổ thiết kế
10 lab
phòng lab: xếp chặng, vùng khả thi, bảng hình thái, ma trận trọng số, năm yếu tố, mô hình, thử lặp, thám tử báo cáo, kịch bản cải tiến, thử theo rủi ro
14 bẫy
mỗi bẫy có mục, phòng lab và bài để quay lại luyện
12 bài
10 chọn đáp án, 1 đúng sai, 1 trả lời ngắn
01
Bản đồ chung
Năm chặng của vòng thiết kế và một sổ thiết kế nằm dưới
Thiết kế kĩ thuật là quá trình tạo ra một sản phẩm hoặc giải pháp kĩ thuật đáp ứng một nhu cầu cụ thể trong những giới hạn cho trước. Bản vẽ, mô hình hay sản phẩm cuối cùng là phần nhìn thấy được của quá trình ấy; phần quyết định nằm ở các câu hỏi được đặt ra và trả lời đúng thứ tự. Tài liệu khác nhau gọi tên các bước không giống nhau, nên bài giảng này gom chúng thành năm chặng nối vòng và một lớp nền ghi chép. Khi gặp một tình huống lạ, em hãy hỏi: việc này đang trả lời câu hỏi nào của vòng?
Vuốt ngang để xem đầy đủ hình.
Bản đồ vòng thiết kế: năm chặng nối nhau từ trái sang phải; hai mũi tên đứt quay lại cho thấy kết quả thử đưa người thiết kế về chặng chọn, còn đánh giá có thể đưa về cả chặng vấn đề. Sổ thiết kế nằm bên dưới và ghi lại từng chặng. Bấm vào một khối để đọc mô tả và số mục.
Mỗi chặng trả lời một câu hỏi
Chặng
Câu hỏi của chặng
Sản phẩm đầu ra
Mục
① VẤN ĐỀ
Cần giải quyết điều gì, và trong những giới hạn nào?
bảng yêu cầu và ràng buộc
② Ý TƯỞNG
Có những cách nào để làm được việc đó?
vài phương án, phác thảo
③ CHỌN
Chọn cách nào, và dựa vào đâu?
ma trận tiêu chí, phương án được chọn
④ MẪU VÀ THỬ
Một mẫu nhỏ có hoạt động đúng như kì vọng không?
mô hình, bản mẫu, báo cáo thử nghiệm
5, 6
⑤ ĐÁNH GIÁ VÀ CẢI TIẾN
Đã đạt tiêu chí chưa; nếu chưa thì sửa gì và quay lại chặng nào?
kết luận đánh giá, phiên bản mới
LỚP NỀN · SỔ THIẾT KẾ
Mỗi quyết định dựa trên căn cứ nào, phiên bản nào ra sao?
nhật kí thiết kế, hồ sơ kĩ thuật
Việc gom thành năm chặng cộng một lớp nền là cách phân loại của LUKATO để xâu chuỗi các mục. Có tài liệu tách riêng bước nghiên cứu hay bước hoàn thiện; những bước ấy vẫn nằm trong năm chặng này.
Năm yếu tố là kính lúp, không phải một chặng
Dù đang ở chặng nào, người thiết kế cũng soi sản phẩm qua năm yếu tố. Chức năng hỏi sản phẩm có làm được việc cần làm và dễ dùng không. Thẩm mĩ hỏi hình dáng, màu sắc, độ hài hòa có hợp người dùng không. Kinh tế hỏi chi phí làm ra, dùng và sửa có nằm trong khả năng của người mua không. An toàn hỏi sản phẩm có gây thương tích hoặc nguy hiểm cho người dùng và người xung quanh không. Môi trường hỏi vật liệu, năng lượng và việc thải bỏ gây tác động gì. Năm yếu tố này được dùng để lập tiêu chí ở mục 4 và để đánh giá ở mục 7. Cách chia thành đúng năm yếu tố được dùng nhất quán trong bài giảng này; một số tài liệu gộp hoặc tách thêm.
Hai kiểu đi lệch thường gặp
Nhảy cóc: từ nhu cầu nhảy thẳng sang bản vẽ, bỏ qua yêu cầu có con số và việc so sánh phương án. Sản phẩm làm ra có thể đẹp nhưng không ai kiểm tra được nó đúng hay sai. Đi một chiều: coi vòng như dây chuyền, làm xong chặng nào là đóng chặng ấy lại, nên khi mẫu thử bộc lộ lỗi thì không có đường về. Phòng lab 1 và mục 7 giúp em sửa cả hai thói quen.
Từ điển một dòng: đưa chuột hoặc chạm vào chữ gạch chân
Thuật ngữ
Nghĩa ngắn
Mục
nhu cầu
Điều cần được giải quyết, chưa nói rõ cách làm
yêu cầu
Điều sản phẩm phải đạt, đo hoặc kiểm tra được
ràng buộc
Giới hạn về điều kiện làm ra sản phẩm
tiêu chí
Thước đo để so sánh và đánh giá, kèm mức đạt
4, 7
phương án
Một cách cụ thể để đáp ứng yêu cầu
ma trận quyết định
Bảng cho điểm có trọng số (kiến thức bổ sung)
mô hình
Vật thể mô phỏng, rẻ và dễ sửa
bản mẫu
Sản phẩm làm thử, có chức năng gần như thật
thử nghiệm
Cho mẫu làm việc trong điều kiện xác định, ghi số đo
vòng đời sản phẩm
Từ vật liệu, sản xuất, sử dụng đến thải bỏ, tái chế
4, 7
Đoán trước, rồi thử tay
Đoán trước: một nhóm học sinh vẽ thêm ba phác thảo khác nhau cho cùng một chiếc hộp đựng bút, dù phác thảo đầu đã khá ổn. Việc này thuộc chặng nào của vòng? Hãy chọn trước, rồi mở phòng lab.
Vẽ thêm ba phác thảo khác nhau cho cùng một chiếc hộp đựng bút thuộc chặng nào?
Cách dùng phòng lab
Xếp từng thẻ bằng cách chạm thẻ rồi chạm ô, hoặc kéo thẻ (nắm phần chấm bên trái) thả vào ô. Sau khi bấm «Chấm các thẻ đã xếp», thẻ đúng viền xanh và thẻ sai viền đỏ; dòng kết luận giải thích ba thẻ sai đầu tiên. Phòng lab này luyện bẫy 1.
Thử tay: gọi tên chặng cho từng việc khi làm một kệ sách mini
Một nhóm lớp mười làm kệ sách mini cho góc đọc. Họ ghi lại ba điều người đọc mong muốn, ước lượng số tiền được dùng, vẽ bốn kiểu kệ, cho điểm từng kiểu theo bảng tiêu chí, làm một kệ bằng bìa để xem sách có vừa không, rồi ghi vào sổ vì sao bỏ ba kiểu còn lại. Hãy gọi tên chặng cho từng việc.
Gợi ý 1 · Hai việc đầu
Ghi điều người đọc mong muốn và số tiền được dùng là xác định nhu cầu, yêu cầu và ràng buộc: chặng VẤN ĐỀ. Vẽ bốn kiểu kệ là tạo phương án: chặng Ý TƯỞNG.
Gợi ý 2 · Ba việc sau
Cho điểm từng kiểu theo bảng tiêu chí là chặng CHỌN. Làm kệ bằng bìa để xem sách vừa không là mô hình rẻ, thuộc chặng MẪU VÀ THỬ. Ghi lí do bỏ ba kiểu còn lại thuộc lớp nền: sổ thiết kế.
Đáp án · cả chuỗi
VẤN ĐỀ, rồi Ý TƯỞNG, rồi CHỌN, rồi MẪU VÀ THỬ; ghi chép đi cùng suốt vòng. Nếu kệ bìa cho thấy sách cao bị đổ, nhóm quay về chặng CHỌN hoặc Ý TƯỞNG chứ không đóng vòng lại ở đó.
Chỗ dễ nhầm ở bản đồ chung
Bẫy 1: coi vòng thiết kế là đường thẳng đi một lần. Hãy hỏi: kết quả của chặng này có thể làm thay đổi điều đã chốt ở chặng trước không? Nếu có, thì đường quay lại là một phần của vòng, không phải sự cố. Phòng lab 1 ở trên luyện việc gọi tên chặng; mục 7 luyện việc quay lại.
Mục 2 đi vào chặng đầu tiên: biến một nhu cầu mơ hồ thành yêu cầu đo được, rồi tách ràng buộc ra khỏi yêu cầu.
02
Chặng ① VẤN ĐỀ · điều cần giải quyết và giới hạn của nó
Từ lời nhờ mơ hồ đến yêu cầu đo được và ràng buộc rõ ràng
Thiết kế thường bắt đầu từ một lời nhờ, và lời nhờ hay nói về giải pháp trước khi nói về vấn đề. Thư viện lớp nhờ: “làm giúp một chiếc ghế gấp”. Nhưng ghế gấp đã là một cách làm; điều thật sự cần giải quyết là bạn thấp tay không với được ngăn sách trên cùng mà không phải trèo lên bàn. Chặng VẤN ĐỀ đi từ lời nhờ ấy đến một bảng gồm nhu cầu , yêu cầu đo được và ràng buộc . Cả mục này dùng chiếc ghế bậc gấp làm ví dụ chạy suốt, và số liệu mang tính minh họa.
Hỏi “để làm gì” trước khi hỏi “làm bằng gì”
Cách đơn giản nhất để đi từ giải pháp về nhu cầu là hỏi lặp: “để làm gì?”. Ghế gấp để làm gì? Để đứng cao hơn. Đứng cao hơn để làm gì? Để với ngăn sách trên cùng. Với ngăn ấy để làm gì? Để lấy và cất sách mà không bị ngã. Sau ba lần hỏi, nhu cầu hiện ra: lấy và cất sách ở chỗ cao một cách an toàn . Nhu cầu này mở ra nhiều giải pháp hơn lời nhờ ban đầu: ghế bậc, thang ngắn, móc gắp sách, hạ thấp kệ. Chặng Ý TƯỞNG ở mục 3 sẽ đi vào chúng. Ngồi cạnh người dùng thật, xem họ làm việc ấy ra sao và nghe họ kể mình hay vướng ở đâu là cách lấy dữ kiện cho các câu trả lời, không phải cách đoán.
Ba tầng từ nhu cầu đến tiêu chí
Vuốt ngang để xem đầy đủ hình.
Bốn tầng của chặng VẤN ĐỀ, từ trái sang phải: nhu cầu nói bằng lời, yêu cầu có con số, ràng buộc là giới hạn của người làm ra sản phẩm, tiêu chí là yêu cầu đã gắn mức đạt và cách kiểm. Số liệu của chiếc ghế bậc là số liệu minh họa.
Tầng
Nó là gì
Ví dụ cho chiếc ghế bậc
Nhu cầu
Kết quả người dùng mong muốn, nói bằng lời, chưa chứa con số hay cách làm
lấy và cất sách ở chỗ cao một cách an toàn
Yêu cầu
Điều sản phẩm phải làm được hoặc phải đạt, viết sao cho đo hoặc kiểm tra được
chịu tải từ 100 kg trở lên; nâng người đứng thêm từ 30 cm; gập lại để cất sau cánh cửa; có khóa chống gập ngoài ý muốn
Ràng buộc
Giới hạn của điều kiện làm ra sản phẩm, do người làm hoặc người mua đặt ra
giá không quá 300 nghìn đồng; làm ở xưởng trường; vật liệu sẵn có là ống thép, ván ép, nhựa; xong trong ba tuần
Tiêu chí
Yêu cầu đã gắn mức đạt và cách kiểm, dùng để so phương án và đánh giá mẫu
đặt tải 100 kg giữa mặt bậc trong một phút, mặt bậc không biến dạng thấy được
Hai chữ “yêu cầu” và “ràng buộc” thường bị gộp, nhưng chúng xuất phát từ hai phía khác nhau. Yêu cầu đến từ nhu cầu của người dùng: đổi người dùng thì yêu cầu đổi. Ràng buộc đến từ điều kiện làm ra và bán sản phẩm: đổi xưởng, ngân sách hay thời hạn thì ràng buộc đổi. Một thiết kế tốt thỏa cả hai. Khi ghi yêu cầu, em có thể dùng mẫu bốn phần: đối tượng, phải làm gì, mức đạt, cách kiểm . Câu “ghế phải chắc” chưa dùng được; câu “ghế chịu tải 100 kg đặt giữa mặt bậc, kiểm bằng treo tải một phút” thì dùng được.
Từ chữ mơ hồ sang con số kiểm được
Nói mơ hồ
Viết lại thành yêu cầu
Cách kiểm
“Phải bền”
chịu tải 100 kg tại giữa mặt bậc
treo tải một phút rồi đo biến dạng
“Nhẹ”
khối lượng không quá 3 kg
cân trên cân có sai số 0{,}1 kg
“Dễ gập”
một tay gập hoặc mở trong chưa tới 5 giây
cho ba người dùng khác nhau bấm giờ
“An toàn”
có khóa chống gập; chân có lớp chống trượt; không có mép sắc
kiểm từng chi tiết và thử trên nền gạch ướt
“Rẻ”
giá làm ra không quá 240 nghìn đồng
cộng hóa đơn vật liệu và công làm
Các con số trên là số liệu minh họa cho bài giảng, không phải quy định nào. Khi tự thử tải nặng, hãy làm cùng người lớn có kinh nghiệm: dùng dây và móc đã kiểm tra, đứng ngoài tầm rơi và không để ai đứng dưới vật treo. Trong thực tế, mức đạt được thống nhất với người dùng và theo tiêu chuẩn áp dụng cho loại sản phẩm.
Phải có và nên có, và khi yêu cầu va vào nhau
Không phải yêu cầu nào cũng nặng như nhau. Theo cách phân loại của LUKATO, yêu cầu phải có là yêu cầu mà thiếu nó sản phẩm không dùng được hoặc gây nguy hiểm, như tải chịu và khóa chống gập. Yêu cầu nên có làm sản phẩm tốt hơn nhưng có thể đổi lấy thứ khác, như màu sắc hay độ nhẹ thêm một chút. Khi hai yêu cầu kéo ngược nhau, ví dụ chịu tải lớn thì thường nặng và đắt hơn, người thiết kế không bỏ yêu cầu phải có; họ thương lượng ở yêu cầu nên có hoặc nới ràng buộc nếu người đặt hàng đồng ý. Nếu sau khi nới vẫn không có phương án nào thỏa, bộ yêu cầu đang mâu thuẫn và phải quay lại bàn với người dùng.
Vùng khả thi: yêu cầu và ràng buộc thu hẹp không gian thiết kế
Vuốt ngang để xem đầy đủ hình.
Mỗi yêu cầu hoặc ràng buộc loại bớt một số phương án khỏi không gian thiết kế. Con số ở các tầng là ví dụ minh họa; điều cần nhớ là mỗi lần siết, số phương án còn lại giảm, và có thể về không.
Hình dung các cách làm ra chiếc ghế là một không gian rộng. Mỗi yêu cầu và ràng buộc vẽ một đường biên, và phần còn lại bên trong các đường ấy là vùng khả thi . Siết quá chặt thì vùng khả thi rỗng; nới quá lỏng thì còn quá nhiều phương án để so và yêu cầu không còn giúp chọn. Phòng lab 2 cho em tự kéo các đường biên ấy trên tám thiết kế ứng viên.
Đoán trước, rồi thử tay
Đoán trước: bốn câu dưới đây đều có thể xuất hiện trong bảng yêu cầu của một chiếc ghế bậc. Câu nào đã là yêu cầu đo được?
Câu nào là yêu cầu viết đúng, có mức đạt và cách kiểm?
Cách dùng phòng lab
Kéo ba thanh trượt để đặt tải tối thiểu, khối lượng tối đa và giá tối đa, rồi bật hoặc tắt ô «bắt buộc có khóa chống gập». Chấm xanh là thiết kế thỏa đủ yêu cầu; chấm xám bị loại. Mục tiêu: để lại hai hoặc ba phương án thỏa mà vẫn giữ yêu cầu an toàn, nghĩa là tải tối thiểu không hạ dưới 100 kg như bảng yêu cầu ở trên. Phòng lab này luyện bẫy 2 và 3.