CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ KỸ THUẬT 1. Khái niệm về thiết kế kỹ thuật 1. Kỹ thuật là gì? - Kỹ thuật là một nhánh của khoa học và công nghệ, áp dụng các kiến thức khoa học và toán học nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến thiết kế, xây dựng, thiết bị, máy móc, hệ thống,… 1. Những đặc điểm chính Kỹ thuật.
- Lấy khoa học làm cơ sở - Có tính phương pháp – bao gồm cả sự phán đoán và định tính. - Luôn đổi mới và sáng tạo - Hướng mục tiêu – đáp ứng các yêu cầu và thực hiện công việc trong khoảng thời gian và ngân sách cụ thể. - Mang tính bất định – công nghệ, luật, các giá trị cộng đồng, khách hàng, chủ đầu tư, cổ đông, và cả những thay đổi liên tục về môi trường. - Hướng tới con người – duy trì sự tồn tại của xã hội loài người và chất lượng cuộc sống.
Khái niệm về thiết kế kỹ thuật. - Thiết kế kỹ thuật là quá trình nhằm phát triển ý tưởng cho một dự án và xây dựng kế hoạch hành động để thực hiện thành công ý tưởng đó dựa trên cơ sở khoa học cơ bản, toán học, khoa học kỹ thuật,… 1. Vai trò của người kỹ sư. - Người kỹ sư tương tác với các chủ thể khác tạo thành một vòng kín trong việc hình thành ý tưởng - thiết kế - sản xuất - lắp đặt sử dụng.
- Bắt đầu từ chủ đầu tư trả tiền thuê kỹ sư - chuyên gia nghiên cứu thiết kế dự án. - Chủ đầu tư nhận lại bản thiết kế với đầy đủ kế hoạch và các thông số thiết kế chính từ Chủ đầu tư. - Chủ đầu tư thuê nhà thầu, nhà chế tạo hoặc đơn vị triển khai dự án thực hiện xây dựng, chế tạo, lắp đặt. - Chủ đầu tư có thể thuê lại kỹ sư – chuyên gia, đơn vị chuyên môn giám sát nhà thầu thực hiện hồ sơ thiết kế đã có.
Quá trình thiết kế kỹ thuật 1. Các bước thiết kế kỹ thuật Bước 1: Xác định sự cần thiết của sản phẩm hoặc dịch vụ - Cần xem xét một lượng lớn các sản phẩm dịch vụ hiện có. - Các sản phẩm và dịch vụ luôn được nâng cấp, cải thiện để đáp ứng nhu cầu con 1 người. - Thiết kế sản phẩm mới dựa trên công nghệ đã có.
- Cải tiến sản phẩm hiện có theo công nghệ mới. Bước 2: Mô tả cụ thể nhằm hiểu rõ vấn đề liên quan (bước quan trọng nhất) - Bước này phải trả lời nhiều câu hỏi liên quan để nắm rõ các vấn đề liên quan tới đối tượng, sản phẩm sẽ thiết kế: + Có khoảng bao nhiêu tiền.? + Ai là người thực hiện.? + Công cụ thực hiện.? + Hạn chế về kích thước, vật liệu.? + Tiến độ thực hiện.? + Bao nhiêu sản phẩm.? + Địa chỉ ứng dụng.? + … Bước 3: Thu thập và xử lý thông tin - Cần thông tin gì? Ví dụ thiết kế phần mềm:→ chức năng, đặc điểm, tiêu chuẩn, yêu cầu của khách hàng, hướng tới đối tượng sử dụng. - Nguồn thông tin lấy từ đâu? →Ví dụ thiết kế phần mềm trao đổi với người sử dụng cuối cùng, người phát triển phần mềm, người kiểm tra đánh giá. - Phương thức thu thập thông tin? → khảo sát, phiếu câu hỏi, phỏng vấn.
- Cần liên kết với các đơn vị khác? →Yêu cầu khả năng làm việc nhóm - …. Bước 4: Đề xuất giải pháp sơ bộ - Đề xuất một số ý tưởng hoặc khái niệm về một số giải pháp để giải quyết vấn đề đang cần thực hiện. - Có thể đưa ra một số giải pháp phụ thêm để giải quyết vấn đề. - Có thể đưa ra một số phân tích cơ bản để cho thấy tính khả thi của các giải pháp, khái niệm được đề xuất.
- Trả lời cho câu hỏi: Liệu các giải pháp, khái niệm đó còn đúng nếu tiến hành thực hiện các bước tiếp theo. -… Bước 5: Tính toán thiết kế chi tiết - Chi tiết hóa quá trình tính toán, mô hình, cụ thể hóa các nguồn lực được 2 sử dụng, lựa chọn vật liệu. - Tính toán và thiết kế tuân theo tiêu chuẩn, qui định như thế nào? - Trả lời cho câu hỏi: Sản phẩm được chế tạo như thế nào? Bước 6: Kiểm tra và đánh giá - Phân tích chi tiết về sản phẩm, giải pháp. - Đánh giá các thông số thiết kế, ảnh hưởng tới thiết kế cuối cùng.
- Phải đảm bảo các tính toán chính xác, nếu cần thiết phải thực hiện thử nghiệm. - Phải chọn được giải pháp tốt nhất. - Trả lời cho câu hỏi: Làm sao để sản phẩm được chế tạo làm việc tốt? Bước 7: Tối ưu hóa - Trước khi muốn tối ưu hóa thiết kế, cần phải xác định được tiêu chí cần cải thiện: chi phí, độ tin cậy, độ ồn, trọng lượng, kích thước. - Việc tối ưu hóa các chi tiết không đồng nghĩa với tối ưu hóa hệ thống - Qui trình tối ưu hóa như hình dưới Bước 8: Dự toán thuyết minh, thuyết trình - Dự toán cho toàn bộ nguồn lực trong suốt quá trình thực hiện dự án: vốn, lượng cung cấp, nguồn nhân lực.
- Viết thuyết minh về dự án: bao gồm xu hướng, mục tiêu, chiến lược thực hiện, nguồn lực thực hiện. - Viết thuyết minh về kết quả sản phẩm. - Viết thuyết minh về tiêu chuẩn đánh giá. - Thuyết trình giới thiệu về sản phẩm thiết kế.
Qui trình tối ưu hóa 3 Hình 1.1: Sơ đồ quá trình tối ưu hóa thiết kế 1. Qui định, tiêu chuẩn và qui chuẩn trong thiết kế kỹ thuật Qui định: là những quy tắc, chuẩn mực trong xử sự; những tiêu chuẩn, định mức về kinh tế, kỹ thuật được cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành hoặc thừa nhận và buộc các tổ chức, cá nhân có liên quan phải tuân thủ. Tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn là quy định về đặc tính kỹ thuật và yêu cầu quản lý dùng làm chuẩn để phân loại, đánh giá sản phẩm, hàng hoá dịch vụ, quá trình, môi trường và các đối tượng khác trong hoạt động kinh tế kỹ thuật nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các đối tượng này. Qui chuẩn: Quy chuẩn kỹ thuật là quy định về mức giới hạn của đặc tính kỹ thuật và yêu cầu quản lý mà sản phẩm, hàng hoá, dịch vụ, quá trình, môi trường và các đối tượng khác trong hoạt động kinh tế-xã hội phải tuân thủ để đảm bảo an toàn, vệ sinh, sức khoẻ 4 con người; bảo vệ động vật, thực vật, môi trường; bảo vệ lợi ích và an ninh quốc gia, quyền lợi người tiêu dùng và các yêu cầu thiết yếu khác.
Về tiêu chuẩn ➢ Nội dung: Tiêu chuẩn là quy định về đặc tính kỹ thuật và yêu cầu quản lý dùng làm chuẩn để phân loại, đánh giá. ➢ Đối tượng: sản phẩm, hàng hoá dịch vụ, quá trình, môi trường và các đối tượng khác trong hoạt động kinh tế kỹ thuật. ➢ Phân loại: Hệ thống tiêu chuẩn tại Việt Nam. + Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN + Tiêu chuẩn cơ sở: TCCS ➢ Xây dựng và công bố: + TCVN: Các Bộ quản lý chuyên ngành tổ chức xây dựng dự thảo TCVN cho lĩnh vực thuộc ngành mình phụ trách được phân công quản lý, trình Bộ Khoa học và Công nghệ thẩm xét để công bố áp dụng.
+ TCCS: Các tổ chức sản xuất, kinh doanh tổ chức xây dựng, công bố để áp dụng trong phạm vi tổ chức mình. ➢ Hiệu lực: Tiêu chuẩn được xây dựng, công bố để tự nguyện áp dụng trong sản xuất, kinh doanh, dịch vụ. Về qui chuẩn ➢ Nội dung: Quy chuẩn kỹ thuật là quy định về mức giới hạn của đặc tính kỹ thuật và yêu cầu quản lý. ➢ Đối tượng: sản phẩm, hàng hoá, dịch vụ, quá trình, môi trường và các đối tượng khác trong hoạt động kinh tế-xã hội.
➢ Phân loại: Hệ thống quy chuẩn kỹ thuật ở Việt Nam. + Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: QCVN. + Quy chuẩn kỹ thuật địa phương: QCĐP. ➢ Xây dựng và công bố: + QCVN: các Bộ quản lý chuyên ngành tổ chức xây dựng, ban hành để áp dụng cho các lĩnh vực được phân công quản lý sau khi tham khảo ý kiến của Bộ Khoa học và Công nghệ.
+ QCĐP: UBND tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương tổ chức xây dựng, ban hành để áp dụng trên địa bàn thuộc phạm vi quản lý của mình. 5 ➢ Hiệu lực: Quy chuẩn kỹ thuật được xây dựng, ban hành để bắt buộc áp dụng. Vai trò của công cụ trong thiết kế kỹ thuật - Các công cụ được dùng để người kỹ sư thao tác, thể hiện thiết kế dưới dạng bản vẽ, mô hình hóa, tính toán để tìm ra sự tối ưu. - Một số công cụ được sử dụng thông dụng như: + Autocad + Revit + Excel + Word + Power Point - Autocad giúp người dùng dễ dàng vẽ các đối tượng một cách chính xác và chi tiết hơn nhờ vào các công cụ điều chỉnh kích thước và căn chỉnh, từ đó giúp cho mô hình thiết kế hạn chế giảm thiểu sai xót và ít mắc lỗi hơn.
- Revit giúp người dùng tạo dựng các đối tượng 3D, đem đến cái nhìn trực quan tới mọi người, từ đây có thể dễ dàng xử lý lường hết các vấn đề trước khi thi công giảm thiểu rủi ro, va chạm,… - Excel là công cụ thao tác tính toán, giúp người kỹ sư tạo ra các modul tính toán giúp giảm thiểu thời gian tính toán thiết kế. - Word là nơi để bày các vấn đề, trao đổi thông tin cũng như làm thuyết minh cho thiết kế. - Power point để tạo ra các thuyết trình cho các tính toán thiết kế của kỹ sư, trao đổi thông tin giữa các bên. Những qui định chung về bản vẽ kỹ thuật ❖ Một số tiêu chuẩn: • TCVN 7286 : 2003 (bản vẽ kỹ thuật – tỷ lệ) ▪ Phạm vi áp dụng: tiêu chuẩn này quy định tỷ lệ và kí hiệu tỷ lệ dùng trên các bản vẽ kỹ thuật trong lĩnh vực kỹ thuật.
• TCVN 3808 : 2008 (bản vẽ kỹ thuật - chú dẫn phần tử) ▪ Phạm vi áp dụng: tiêu chuẩn này nêu các quy tắc chung để áp dụng và trình bày cách chú dẫn phần tử trên bản vẽ kỹ thuật. • TCVN 3824 : 2008 (bản vẽ kỹ thuật – bảng kê) ▪ Phạm vi áp dụng: tiêu chuẩn này đưa ra các hướng dẫn và khuyến nghị để thiết lập các bảng kê chi tiết dùng trên các bản vẽ kỹ thuật.