Руководство 2221 VDI (Методология разработки и конструирования технических систем и продуктов) имеет дело с общими, независимыми от отрасли основами методической разработки и конструирования и определяет те рабочие разделы и результаты работы, которые в силу своей общей логики и целесообразности могут быть руководящими принципами для процедуры на практике. Поскольку разработка бионического продукта также является по существу процессом разработки, VDI 2221 можно использовать в качестве основы и отправной точки для методической процедуры разработки бионических продуктов. Это тем более верно, поскольку VDI 2221 предоставляет информацию, независимую от отрасли.
Процесс разработки VDI 2221 состоит из семи рабочих этапов, на которых указываются необходимые задачи и результаты работы, вытекающие из этих задач.
1. Уточнить и уточнить задачу
Основанная на технологическом процессе, задача исходит от технологии. На первом этапе контракта на разработку задача должна быть уточнена и уточнена. Результатом работы является список требований, который в зависимости от задачи хранения также может быть сформулирован как спецификация. Для выполнения этой задачи можно использовать различные методы анализа и целевые методы, но сюда также включены методы расчета затрат и рентабельности.
На этом этапе процесса разработки первым шагом является определение чисто технических требований. Тем не менее, бионика и биология уже могут играть важную роль в этом разделе. В частности, в более крупных бионических проектах имеет смысл с самого начала объединить команду проекта на междисциплинарной основе. С точки зрения методологии, первая проблема здесь состоит в том, чтобы захватить умы других в междисциплинарной команде. Семинары с различными техниками творчества могут помочь выработать общее понимание.
2. Определить функции и структуры
Этот раздел посвящен определению общей функции и подфункций, которые должны быть выполнены. Функциональные структуры определяются как результат работы, для которого руководство VDI называет некоторые методы из области анализа и целевых методов спецификации, в частности структурирование функций.
Междисциплинарное участие экспертов из бионики или биологии в команде проекта также имеет смысл здесь, чтобы облегчить общение между различными специальными дисциплинами. В частности, при определении функциональных структур важно уметь определять и назначать возможные структурно-функциональные связи, такие как те, которые играют важную роль в биологии, на ранней стадии. Даже если первым шагом является получение чисто технического описания требуемых функций, функции, разработанные в бионическом проекте, могут быть перенесены в биологический контекст. Можно провести первые аналогии в функциях между биологическими и техническими системами.
3. Поиск принципов решения
В разделе 3 VDI 2221 ищутся принципы решения для всех функций. В результате работы ожидается одно или несколько основных решений. Базовое решение описывает базовое решение для задачи построения с разделителями, в то время как принципы решения не должны быть напрямую связаны с конкретной задачей строительства.
Существует ряд методов разработки идей решения для поиска принципов решения. Они варьируются от творческих приемов до морфологических рамок до использования существующих решений в строительных каталогах. Целью является разработка дальнейших вариантов решения. Впоследствии, процедуры оценки и методы принятия решений должны использоваться, чтобы выработать наиболее многообещающие из найденных принципов решения.
Для определенных функций функциональной структуры принципы решения также могут быть найдены в природе. Основа переносимости биологических в технические системы основана на том факте, что к обеим системам применяются одинаковые физические законы и константы. В этом разделе биология играет решающую роль для бионического проекта. Для обычного проекта, в котором должно быть расширено только пространство поиска, поиск биологических моделей и функций должен быть явно введен. Обычный процесс разработки может быть расширен, чтобы включить бионический подход, по крайней мере, в этом разделе.
В частности, здесь можно проверить методы бионической оптимизации на предмет их применимости к поставленной задаче. Уже разработанные методы бионической оптимизации, такие как оптимизация структуры, эволюционные алгоритмы или геометрический алгоритм FracTherm, способны генерировать предложения решений в управляемых временных окнах. На этом этапе процесса разработки необходимо проверить, могут ли методы обеспечить принципы желаемого решения и какой опыт необходимо для этого получить.
4. Разбейте на реализуемые модули
В разделе 4 основное решение, которое необходимо найти, разделено на выполнимые модули до того, как будет выполнена трудоемкая конкретизация. Результатом работы является модульная структура, которая уже показывает возможное решение, включая связывание (интерфейсы) различных модулей. Здесь также можно использовать методы структурирования функций, а также методы творчества и методы расчета затрат и прибыльности.
Если в предыдущем разделе базовые решения были получены из отношений биологической структуры-функции, то при разделении их на реализуемые модули специалисты по биологии и инженерии теперь должны тесно сотрудничать для разработки соответствующих модулей. Необходимо добиться разумного уровня абстракции. Это означает, что принцип биологического решения упрощается, не делая его произвольным или, с другой стороны, просто создавая копию биологической модели.
5. Разработайте соответствующие модули
Соответствующие модули указаны в разделе 5. Есть предварительные проекты для отдельных модулей. В этом разделе инженерные ноу-хау особенно необходимы.
В бионическом проекте, однако, должна быть обеспечена тесная координация с экспертами в области биологии, чтобы предварительные проекты не были отделены от принципов биологического решения и, таким образом, теряли уровень инноваций. В этом разделе симуляционные расчеты выходят на первый план, в то время как методы поиска решения занимают последнее место. Для этого в данном разделе более важны расчеты рентабельности.
6. Дизайн всего продукта
В разделе 6, ранее индивидуально доступные модули дополняются и связаны друг с другом. Результатом работы является общий проект, который содержит все основные спецификации. Это показывает инженерные навыки в частности. Методы из предыдущего раздела также используются в этом разделе. Необходимый опыт в биологии меньше в этом разделе, чем в предыдущих.
Дополнительная информация по теме текущей книги и лекции по бионике
Профессор доктор В книге «Бионика в структурной оптимизации» Бейсман подробно описал интеграцию бионики в семь этапов разработки, а также читает лекцию по этой теме на встрече пользователей по облегченной конструкции 4-5 мая. 12. 2018 в Вюрцбурге.
Дополнительная информация о бионике как о драйвере инноваций
По сути, описанный процесс разработки может либо использоваться с самого начала как полный процесс бионической разработки (например, в исследованиях или предварительных разработках), либо он был начат с традиционным подходом, и биологические модели также должны учитываться при поиске решений. Уровень инноваций, которые могут быть достигнуты в процессе разработки, обычно увеличивается, как только проект запускается как бионический проект с самого начала. Однако это также увеличивает соответствующий риск, который принимается, чтобы пойти по пути, который может оказаться невозможным. Проект, в котором вопрос анализируется с экспертами из биологии в самом начале анализа исходного задания,имеет большее поле поиска и больше места для совершенно новых решений на этапе поиска решения, чем обычный проект, который имеет дело только с новыми подходами, проблемами и словарем при поиске решений.
7. Подробная информация об использовании
В разделе 7 разработан общий проект. Результатом работы является документация продукта с информацией об использовании. Методы из предыдущих разделов также могут быть использованы здесь. Опыт биологии может быть дополнительно уменьшен. (Qui)
Вы также можете быть заинтересованы в:
Подсказка к книге
Оптимизировать структуры бионически
СОВЕТ ПО СЕМИНАРАМ Семинар "Строительная бионика" в Академии строительной практики дает обзор возможностей бионики в разработке новых продуктов. Участники идут на бионический поиск решений и изучают принципы оптимизации бионической формы.
Информация и регистрация: www.b2bseminare.de/konstruction/konstruktionsbionik
* Профессор, доктор Хайке Бейсман, факультет биологии и бионики, Westfälische Hochschule Bocholt
Файлы статей и ссылки на статьи
Ссылка: Бионический поиск решений и интеграция в процессы разработки - две темы лекции на 3-м совещании пользователей по облегченной конструкции 4/5 декабря 2018 года в Вюрцбурге