Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Přednáška v rámci projektu CZ.1.07/2.2.00/15.0383 Inovace studijního oboru Dopravní a manipulační technika s ohledem na potřeby trhu práce KKS/DKS KKS/DKS.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Přednáška v rámci projektu CZ.1.07/2.2.00/15.0383 Inovace studijního oboru Dopravní a manipulační technika s ohledem na potřeby trhu práce KKS/DKS KKS/DKS."— Transkript prezentace:

1 Přednáška v rámci projektu CZ.1.07/2.2.00/ Inovace studijního oboru Dopravní a manipulační technika s ohledem na potřeby trhu práce KKS/DKS KKS/DKS Design strojů a zařízení garant předmětu: Doc. Ing. Jiří Staněk, CSc. 5. přednáška Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka pro intenzivní péči Zjednodušená teorií podložená instruktivní Case Study Prof. Ing. Stanislav Hosnedl, CSc. Plzeň,

2 Předmluva 1 Zadání 1 Zadání 2 Návrh technického produktu / systému (TS) 2 Návrh technického produktu / systému (TS) I.Rozpracování a zpřesnění úkoluRozpracování a zpřesnění úkolu II.Koncepční návrh TSKoncepční návrh TS III.Konstrukční návrh TSKonstrukční návrh TS IV.Detailování konstrukčního návrhu TSDetailování konstrukčního návrhu TS 3 Závěr 3 Závěr Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka OBSAH © S. Hosnedl 2 DŮLEŽITÉ POTŘEBNÉ K INFORMACI PRO ÚPLNOST

3 Předložená Case Study je zjednodušenou komentovanou ukázkou základních kroků interdisciplinárního konstrukčního a designérského projektu řešeného v rámci předmětu KKS/ZKM Systémové navrhování technických produktů. Zjednodušení spočívá v podstatném zkrácení a ve výhradním využití instruktivního teoreticky podloženého přístupu (tj. bez nutnosti využívat podpůrné teoretické poznatky). Potřebné základní teoretické a metodické poznatky vč. jejich terminologie lze nalézt v [Hosnedl 2012a] a v další uvedené literatuře. Téma tohoto studentského projektu bylo zadáno společností Linet spol. s r.o., Želevcice, a řešeno v řadě studentských projektů na Západočeské univerzitě v Plzni. Do předložené formy zjednodušené Case Study zpracoval Prof. S. Hosnedl s využitím [Hosnedl 2012b]. Dokumentace projektu i doplňující komentáře by měly napomoci všem řešitelům dalších analogických projektů. Přeji Vám, aby Vám byly tyto učební podklady co nejvíce nápomocné při rozšiřování a prodhlubování Vašich znalostí i při řešení Vašich projektů. [Hosnedl 2012a] HOSNEDL, S.: Systémové navrhování technických produktů. 1. vyd. Plzeň: Západočeská univerzita, FST, KKS s. ISBN (elektronická verze). [Hosnedl 2012b] HOSNEDL, S., DVOŘÁK J. A KOPECKÝ M.: Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka pro intenzivní péči Case study. 1. vyd. Plzeň: Západočeská univerzita, s. ISBN (elektronická verze). PŘEDMLUVA © S. Hosnedl Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka POTŘEBNÉ

4 i. Výchozí situace Lůžka intenzivní péče se nacházejí v nemocnicích na odděleních intenzivní péče a v odděleních pohotovosti. Jejich účelem je aktivně podporovat intenzivní zdravotní péči pacientům, kteří nemají v pořádku základní životní funkce nebo jsou léčeni během vážných nemocí po vážných úrazech. ii. Cíl Cílem projektu je všeobecně přispět k zlepšení zdravotnické péče o pacienty ve velmi kritickém stavu zkonstruováním lůžka intenzivní péče, které se nachází v nemocnicích na odděleních intenzivní péče a odděleních pohotovosti. © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  Poznámky: - Zadání konstrukčního a příp. designérského projektu může mít mnoho forem a úrovní podrobnosti. V tomto případě bylo zadání formulováno tak, jak je uvedeno v následujících odstavcích. - Kromě tohoto odborného zadání jsou nedílnou součástí zadání také požadavky na formální provedení. Protože je předložená Case Study je zaměřena jen na vlastní návrh řešení, není zde tato část zadání uvedena. Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 1 Zadání

5 iii. Zadání problému Úkolem je zkonstruovat vysoce konkurenceschopné lůžko intenzivní péče nejvyšší třídy pro pacienty ve velmi kritickém stavu. Při konstrukci mají být brány v úvahu zvyklosti a provozní principy na odděleních intenzivní péče a odděleních pohotovostí. Nové nemocniční lůžko pro intenzivní péči by mělo umožnit jednoduchý přístup k pacientovi, jeho polohování do požadovaných poloh, prevenci dekubitů a infekcí, mělo by umožňovat přistavení potřebného léčebného a dalšího nemocničního příslušenství apod. Lůžko by mělo vyhovovat jak pacientům ve velmi kritickém stavu, během něhož je zajišťována jeho aktivní a pasivní mobilita, tak rovněž pacientům ve stavu méně vážném. Mezi další základní požadavky patří umožnění jednoduché hygieny pacienta a snadná přístupnost k jeho hlavě a přístupnost ze stran. Lůžko je samozřejmě podle potřeby vybavováno příslušenstvím, které se nachází v jeho bezprostřední blízkosti. Tyto požadavky na příslušenství jsou zřejmé například na webových stránkách společnosti [http://www.linet.cz/ ] Linet spol. s r.o., Želevcice. © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  5 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 1 Zadání

6 i.Vyjasnění problematiky ia. Průzkum stavu techniky (State of the Art) Na začátku řešení projektu se řešitelský tým seznámil s konkurenčními TS na trhu. Společnost LINET je v současné době jedním z předních světových výrobců nemocničních lůžek. Jeho nejúspěšnějším produktem na trhu je lůžko Multicare (Obr. 2-1) [LINET 2007b], které je společností vyráběno a nabízeno již od roku Toto lůžko bylo mimo jiné oceněno Národní cenou za design, který byl navržen jedním z nejlepších českých designerů v roce 2000, panem Ivanem Dlabačem. Ostatní nemocniční lůžka, která byla vybrána jako srovnatelná/konkurenční řešení, jsou zobrazena na Obr. 2-2 ÷ 2-5. © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  6 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Poznámky: - Zadání konstrukčního a příp. designérského projektu může mít mnoho forem a úrovní podrobnosti. V tomto případě bylo zadání formulováno tak, jak je uvedeno v následujících odstavcích. - Kromě tohoto odborného zadání jsou nedílnou součástí zadání také požadavky na formální provedení. Protože je předložená Case Study je zaměřena jen na vlastní návrh řešení, není zde tato část zadání uvedena

7 i.Vyjasnění problematiky ia. Průzkum stavu techniky (State of the Art) ´ © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  7 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Obr. 2-1 Multicare – nemocniční lůžko pro intensivní péči společnosti LINET [LINET 2007b] Obr. 2-2 Eleganza – nemocniční lůžko pro intensivní péči společnosti LINET [LINET 2007a]

8 i.Vyjasnění problematiky ia. Průzkum stavu techniky (State of the Art) ´ © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  8 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Obr. 2-3 Nemocniční lůžko pro intensivní péči společnosti FAMED [FAMED 2007] Obr. 2-4 Nemocniční lůžko pro intensivní péči společnosti QUINLINIAN [QUINLINIAN T 2007a]

9 i.Vyjasnění problematiky ia. Průzkum stavu techniky (State of the Art) ´ Analýzy uvedených TS prokázaly, že dostupné inženýrsko - technické poznatky postačují pro řešení zadaného problému, a že není potřeba žádný speciální výzkum. Jako dosavadní/výchozí TS bude považováno nemocniční lůžko: TS0: Multicare společnosti LINET (Obr. 2-2) Jako konkurenční/srovnatelné technické produkty budou považována nemocniční lůžka: TSA: společnosti FAMED (Obr. 2-3). TSB: společnosti CAIRO (Obr. 2-5). © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  9 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Obr. 2-5 Nemocniční lůžko pro intensivní péči společnosti CAIRO [CAIRO 2007]

10 i.Vyjasnění problematiky ib. Studie proveditelnosti Na začátku projektu je předpokládáno, že zkoušky požadovaného lůžka intenzivní péče jsou založeny na analýzách trhu a predikce prokázaly, že jeho vývoj a produkce budou proveditelné (realizovatelné) pro daného výrobce z hlediska technického (fyzického), ekonomického (nákladově rentabilního, ziskového) a finančního (volný kapitál, hotovostní tok). © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  10 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Poznámka: - Úkolem je analýza realizovatelnosti uvažovaného technického produktu zejména z hledisek: = technických (fyzikálních) = ekonomických (krytí nákladů, zisk) = finančních (počátečních financí) = atd.

11 ii. Vyjasnění zadaného problému Na úplném začátku projektu je jedním z nejvhodnějších zdrojů informací internet avšak po prvních návštěvách a konzultacích se zaměstnanci Oddělení neurochirurgie ve Fakultní nemocnici v Plzni, získal řešitelský tým další cenné informace o současných a konkurenčních řešeních lůžek intenzivní péče, informace o výhodách a nevýhodách lůžek během jejich provozu z pohledu praktického použití. © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  11 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Poznámka: - Úkolem je posoudit zadání zejména z hledisek: = Zda postačují údaje obsažené v zadání. = Které další informace jsou ještě zapotřebí (od zákazníka, vlastními silami, apod.) = Náročnosti zadavatele na úroveň řešení. = atd.

12 iii. Metodika řešení Pro řešení projektu byla použita osvědčená strategie vycházející z teorie a metodologie poznatků integrovaného inženýrského konstrukčního a průmyslového designu (Knowledge Integrated Design - KID) [Hosnedl 2010b, c]. KID strategie byla vyvinuta na bázi poznatků Engineering Design Science (EDS) [Hubka 1996], [Eder 2008], [Eder 2010] (poslední dva odkazy budou využívány jako ekvivalent mnoha dalších publikacích uvedených autorů vydaných k této problematice) na bázi Teorie technických systémů (TTS) [Hubka 1988]. Strategie KID již byla úspěšně validována při řešení mnoha desítek interdisciplinárních konstrukčních a designových projektů [Hosnedl 2008], [Hosnedl 2010b], [Hosnedl 2011]. Konstruovaný technický produkt – lůžko intenzivní péče – je v celém předloženém projektu uvažován jako technický systém (TS) na EDS-TTS (Engineering Design Science na bázi Theoy of Technical Systems) založeném KID [Hosnedl 2011]. Předložená Case Study je zjednodušenou verzí. Zjednodušení spočívá v podstatném zkrácení a ve výhradním využití instruktivního teoreticky podloženého přístupu (tj. bez nutnosti využívat výchozí teoretické poznatky). © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  12 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Poznámka: - Úkolem je stanovit strategii postupu řešení zejména z hledisek: = Ve které fázi (obecného modelu postupu konstruování) zadaný úkol začíná? = Která rozhodnutí již byla učiněna před uzavřením úkolu? = Jaké optimální strategie a metody budou při řešení použity:

13 2.1a Specifikace požadavků na TS © S. Hosnedl  13 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Poznámky: - Zadání úkolu uvedené v předchozí kapitole je nutné doplnit, požadavky uspořádat, údaje pokud možno kvantifikovat a určit jejich významnost/váhu. Výslednou specifikaci požadavků (požadavkový list) lze uspořádat podle tabulky na Obr Váhu/významnost požadovaných i indikátorů vlastností lze vyjádřit (bodovým hodnocením) optimálně od min. 1 (obecně od 0, což by však však znamenalo, že požadavek nemá smysl) do max. 4. Používají se však i hrubší dvoúrovňové váhy: přání (tj. váha cca 2) a podmínka (tj. váha cca 4). - Alternativy/varianty designérských studií TS Obr musí být v této konstrukční fázi kompatibilní s navrženou specifikací požadavků v požadavkovém listu (případně s jejími alternativami/variantami) a naopak. Tyto studie pak tvoří nedílnou součást specifikace požadavků. Ta může být v průběhu řešení (s respektováním požadavků zadavatele) postupně aktualizována a konkretizována po souhlasu vedoucího řešitele a s vědomím všech spoluřešitelů. - Příklad alternativ/variant designérských studií TS sedadla osobního automobilu, splňujícího požadavky na základní funkce: umožnit „nesení přepravované osoby vsedě“, „naklopitelné podepření jejích zad“, „zachycení hlavy při zadním nárazu“ a „držení boků při bočních silách“, které se však liší (kromě vzhledu), např. ve splnění požadavků na: „výškové nastavení zařízení pro zachycení hlavy při zadním nárazu“, „zachycení hlavy při bočním nárazu“, „ergonomii“, „způsob výroby“, apod.“ je znázorněn na následujícím obrázku: Obr.: Varianty designérských studií TS, na nichž zřejmá přímá souvislost s některými požadovanými vlastnostmi Pokračování poznámek na následujícím snímku POTŘEBNÉ

14 2.1a Specifikace požadavků na TS Obr Specifikace požadavků na vlastnosti TS a jejich indikátory Část 1 ze 3. Požadované reflektivní vlastnosti TS a jejich indikátory k provoznímu Transformačnímu Procesu vč. jeho Operandu (jen v provozní etapě TS!).≈ požadované technické a technologické (T&Tg) provozní vlastnosti TS - zjednodušený příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  14 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Požadavky na reflektované vlastnosti TS a jejich měřitelné indikátory k provozní etapě životního cyklu (LC) (≈ požadované technické a technologické (T&Tg) provozní vlastnosti TS) Požadované hodnoty vč. příp. dovolených odchylek Váha (0 - 4) 1. Požadavky k transformačním funkcím&účinkům TS (jen v provozní etapě LC) 1.1 OPERÁTOR TS - lůžko:--- Vytvořit ložnou plochu pro pacienta:--- - max. nosnostmax 300 kg4 - velikost ložné plochy lůžka2000 mm x 1000 mm4 - zajištění pacienta proti pádu z lůžkave všech směrech4 Umožnit naklápění ložné plochy:--- - náklon do Trendelenburgovy polohy16°4 - náklon do Anti - Trendelenburgovy polohy25°4 Umožnit změnu výšky ložné plochy lůžka:600 – 800 mm4 Umožnit pohyb po podlaze:po nemocnici4 Umožnit provoz lůžka bez dodávání energie zvnějšku:1 hodina4 1.2 OPERAND - pacient:--- Velikost pacienta:--- - max. hmotnost200 kg4 - max. výška2000 mm4 1.3 PROCES - léčení a ošetřování:--- Umožnit vyšetření pacienta pomocí:--- - "C ramene"v horní části těla4 - rentgenuv horní části těla4

15 2.1a Specifikace požadavků na TS Obr Specifikace požadavků na vlastnosti TS a jejich indikátory Část 1 ze 3. Požadované reflektivní vlastnosti TS a jejich indikátory k provoznímu Transformačnímu Procesu vč. jeho Operandu (jen v provozní etapě TS!).≈ požadované technické a technologické (T&Tg) provozní vlastnosti TS - zjednodušený příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  15 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Požadavky na reflektované vlastnosti TS a jejich měřitelné indikátory k provozní etapě životního cyklu (LC) (≈ požadované technické a technologické (T&Tg) provozní vlastnosti TS) Požadované hodnoty vč. příp. dovolených odchylek Váha (0 - 4) 2. Požadavky k provozuschopnosti TS (jen v provozní etapě LC): 2.1 Provoz v požadovaném MÍSTĚ (vč. příp. připevnění):--- Provozní prostředíčisté3 PodlahaPVC, keramika Provoz v požadovaném ČASOVÉM rozmezí:--- Životnost10 let3 Frekvence použitívelmi vysoká Pomocné procesy SERVISU OPERÁTORŮ při provozu--- Údržbaminimální3 Provozní nákladyminimální4

16 2.1a Specifikace požadavků na TS Obr Specifikace požadavků na vlastnosti TS a jejich indikátory Část 2 ze 3, začátek. Požadované reflektivní vlastnosti TS a jejich indikátory k Operátorům Transf. Syst. (v jednotl. etapách LC TS s výj. operátoru TS v jeho provoz. etapě) - zjednodušený příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  16 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Požadavky na reflektované vlastnosti TS a jejich měřitelné indikátory ke všem etapám životního cyklu (LC) TS s výj. technických a technologických (T&Tg) provozních vlastností TS Požadované hodnoty vč. příp. dovolených odchylek Váha (0 - 4) 3. Požadavky k člověku (& obecně i k ostatním živým bytostem) ve všech etapách LC!: 3.0 Hodnotové vlastnosti--- - kulturnost pobytu pacienta na lůžkuvysoká4 - kulturnost ošetřování pacientavysoká4 3.1 Zdraví, ergonomie, hygieničnost--- - bezpečnost proti převrácenívysoká4 - ochrana proti nežádoucímu pohybu pacientaspolehlivá4 - nastavování polohy lůžkajednoduché4 - přístupnost k lůžkuze všech stran4 - přístupnost k pacientoviza všech situací, ve všech směrech4 - umístění ovádacích prvkůpro zajištění vysoké bezpečnosti4 - povrchy ovládacích prvkůprotiskluzové4 - čistitelnost, omyvatelnost, desinfikovatelnostvysoká3 3.2 Příjemnost--- - tvarový designuspokojivý3 - barevný designspecifický (LINET)2 - hlučnostminimální3 - vůněpříjemná

17 2.1a Specifikace požadavků na TS Obr Specifikace požadavků na vlastnosti TS a jejich indikátory Část 2 ze 3, začátek. Požadované reflektivní vlastnosti TS a jejich indikátory k Operátorům Transf. Syst. (v jednotl. etapách LC TS s výj. operátoru TS v jeho provoz. etapě) - zjednodušený příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  17 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Požadavky na reflektované vlastnosti TS a jejich měřitelné indikátory ke všem etapám životního cyklu (LC) TS s výj. technických a technologických (T&Tg) provozních vlastností TS Požadované hodnoty vč. příp. dovolených odchylek Váha (0 - 4) 4. Požadavky k ostatním technickým systémům/prostředkům ve všech etapách LC! s výj. provozní etapy (viz 2.1): 4.1 Technické prostředky a Tg k dispozici--- Vývoj a výrobastandardní (stř. podnik)2 Distribuce (pozemní a námořní) a likvidacestandardní2 4.2 Technické prostředky a Tg vyvolané--- Potřebnostminimální3 5. Požadavky k akt. & reakt. mater. & energ. prostředí ve všech etapách LC: 5.1 Vstupní materály a energie--- Ekologičnost použitých materiálů a procesůvýhradně4 Potřeba materiálů a energiíminimální3 Klimatické pásmomírné až subtropické3 5.2 Výstupní materály a energie--- Ekologičnost výstupních materiálů a energiívýhradně4 Množství odpadových materiálů a energiíminimální3 6. Požadavky k (odborným) informačním systémům ve všech etapách LC: 6.1 Informace a znalosti k dispozici--- Vývoj a výrobastandardní (stř. podnik)3 Distribuce, provoz&údržba a likvivacestandardní2 6.2 Informace a znalosti vyvolané--- Vývoj a výrobaminimální, nejvýše dílčí školení3 Distribuce, provoz&údržba, likvivaceminimální, nejvýše zaškolení obsluhy

18 2.1a Specifikace požadavků na TS Obr Specifikace požadavků na vlastnosti TS a jejich indikátory Část 2 ze 3, konec. Požadované reflektivní vlastnosti TS a jejich indikátory k Operátorům Transf. Syst. (v jednotl. etapách LC TS s výj. operátoru TS v jeho provoz. etapě) - zjednodušený příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  18 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Požadavky na reflektované vlastnosti TS a jejich měřitelné indikátory ke všem etapám životního cyklu (LC) TS s výj. technických a technologických (T&Tg) provozních vlastností TS Požadované hodnoty vč. příp. dovolených odchylek Váha (0 - 4) 7. Požadavky k manažerskému (informačnímu) systému ve všech etapách LC: 7.0 PRODUKT--- Legislativa, závazné předpisybez porušení,4 Patenty a licencebez porušení 4 Závazné normy--- - ČSN EN bezpečnost produktůdodržení Náhrada vlastního produktu:--- - MULTICAREúplná4 Konkurenceschopnost ke srovnatelným produktům:--- - FAMEDvyšší4 - QUINLINIANvysoká4 - CAIROvyšší4 Počet kusů celkem1200 ks Typ výrobyseriová v dávkách po 100 ks 7.1 TERMÍNY--- Celkové trvání vývoje a výroby9 měsíců4 7.2 NÁKLADY--- Celkové náklady na prototyp max140,- tis Kč4 Celkové náklady na seriový produkt max 80,- tis Kč

19 2.1a Specifikace požadavků na TS Obr Specifikace požadavků na vlastnosti TS a jejich indikátory Část 3 ze 3, konec. Požadované r eaktivní a deskriptivní vlastnosti TS a jejich indikátory - zjednodušený příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  19 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Požadavky na deskriptivní vlastnosti TS a jejich měřitelné indikátory Požadované hodnoty vč. příp. dovolených odchylek Váha (0 - 4) 9. Požadavky na elementární konstrukční vlastnosti: Ovládací prvkynákup od firmy Festo Co. Ltd2 Spojovací prvky normalizováné2 10. Požadavky na znakové konstrukční vlastnosti (charakteristiky): Funkční princip:Manuálně mech. nebo elektrické ovlád.3 Typ ovládání a pohonuRuční ovládání a pohon3 Požadavky na reaktivní vlastnosti TS a jejich měřitelné indikátory Požadované hodnoty vč. příp. dovolených odchylek Váha (0 - 4) 8. Požadavky na obecné konstrukční vlastnosti: Odolnost povrchu proti opotřebenívysoká

20 2.1a Specifikace požadavků na TS Obr Designérské studie TS pro zadaný úkol, které by měly být v souladu se specifikací požadavků naTS (Obr ) - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči © S. Hosnedl  20 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU K INFORMACI

21 2.1a Specifikace požadavků na TS Obr Designérské studie TS pro zadaný úkol, které by měly být v souladu se specifikací požadavků naTS (Obr ) - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči¨ © S. Hosnedl  21 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU K INFORMACI

22 2.1b Časový plán řešení návrhu TS Obr Plánu časového rozvrhu – harmonogramu řešení návrhu TS - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  22 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) I. UPŘESNĚNÍ ÚKOLU Poznámka: - Při vypracování časového plánu řešení je při strategii (Knowledge Integrated Design - KID) [Hosnedl 2010b, c]. výhodné, že i při použití všech strategií znalostní podpory konstruování (pokus-omyl, zkušenosti, instrukce, teoreticky podložená) lze základní fáze řešení návrhu TS jednoznačně definovat a tím i naplánovat (Obr ). I při řešení neznámého projektu poskytuje takový harmonogram jasně definované fáze řešení v (za)daném časovém rozmezí na řešení projektů a tím i jasné zpětnovazební řídicí informace o stavu řešení návrhu i v jeho průběhu, což ostatní strategie řešení neumožnují, příp. i vylučují. Měsíc:ZáříŘíjenListopadProsinec Aktivita Týden: Zadání úkolu Analýza problému Požadavky na TS a plán řešení Předběžný koncepční návrh (funkční struktury) TS Úplný koncepční návrh (orgánové struktury) TS Předběžný konstrukční návrh (hrubé stavební struktury) TS Konstrukční návrh (úplné stavební struktury) TS Hodnocení a optimalizace TS Dokumentování návrhu TS Odevzdání

23 Poznámka: - Funkční struktura TS (Obr. 2.2–3) jako celek, její části nebo její elementy mohou být opět doplněny příslušnými designérskými studiemi (Obr ).. Obr Designérské studie TS, které by měly být co nejkompatibilnější s navrženými funkčními strukturami TS (Obr ), - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči © S. Hosnedl Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) II. KONCEPČNÍ NÁVRH TS  23 POTŘEBNÉ

24 Poznámky: - Výsledné návrhy designu alternativ/variant TS by měly být co nejvíce kompatibilní s navrženou funkční strukturou TS (Obr ), příp. s jejími alternativami/variantami. Design vybraných (sub-)optimálních alternativ/variant TS by se měl stát aktualizací designu TS ve specifikaci požadavků na TS (Obr ). - Analogie s alternativami designu židlí, splňujících shodné hlavní funkce jako jsou “ sedící osobu nést”, které se však zjevně liší v asistujících funkcích, jako je např. “oporu zad vytvořit”, “oporu rukou vytvořit”, “oporu hlavy vytvořit”, “oporu nohou vytvořit” příp. i ve speciálních funkcích jako “ výškové nastavení židle umožnit, “rotaci okolo vertikální osy umožnit”, “pohyb po podlaze umožnit”, apod.: Obr. Designérské studie alternativ TS prokazující úzký vztah s provozními transformačními funkcemi TS © S. Hosnedl Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) II. KONCEPČNÍ NÁVRH TS  24 POTŘEBNÉ

25 Obr Designerské studie koncepčního návrhu TS a jejich skupin (Obr ), které by měla být v souladu s jejich konstrukčním návrhem (Obr ) - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči © S. Hosnedl Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) II. KONCEPČNÍ NÁVRH TS  25 POTŘEBNÉ

26 iii. Hodnocení vybraných alternativ koncepčních návrhů TS © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  26 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) II. KONCEPČNÍ NÁVRH TS Obr Konstrukční a designérské alternativy koncepčních návrhů TS - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči Poznámka: - Vybrané nejperspektivnější alternativy orgánových struktur TS včetně jejich predikovaného designu jsou zobrazeny na vlevo a vpravo na Obr Tyto alternativy byly vyhodnoceny spolu s dosavadním a „ideálním“ TS s použitím klíčových kritérií, které je možná predikovat v koncepční fázi konstruování jak je znázorněno na Obr Vzájemná konkurenceschopnost uvedených TS je potom porovnávána s použitím posuzované kvality (Q), dodacích termínů (T) a vynaložených nákladů (C), jak je znázorněno na Obr Pro další vývoj byla s využitím těchto výsledků vybrána jako (sub-)optimální (tj. nejlepší z posuzovaných) alternativa B (Obr )

27 Poznámky: - Designérské alternativy a/nebo varianty TS by měly být co nejvíce kompatibilní s alternativami/variantami navržených orgánových struktur příslušného TS. Design vybraných (sub-)optimálních alternativ/variant TS by se měl stát aktualizací designu TS v komplexní specifikaci požadavků na TS (Obr a Obr ). - Princip relace mezi konstrukcí a designem v této koncepční fázi může být „metaforicky“ vyjádřen pomocí následujících obrázků převzatých z Journal National Geographic (listopad 2006): Obr.: Dětská lebka pračlověka jako analogie koncepčního návrhu TS a predikovaný vzhled jejího „nositele“ jako analogie designu odpovídajícího TS - Je důležité, že souběžná spolupráce konstruktérů a designerů umožňuje predikovat, zahrnout a hodnotit nejen technická a nákladová kritéria, jak je v této koncepční fázi návrhu většinou nezbytné, ale i taková kritéria, jako je vzhled, příp. bezpečnost, ergonomičnost, údržba apod., což by jinak nebylo možné! -V případě nejednoznačných výsledků hodnocení alternativ v této koncepční fázi je samozřejmě možné pokračovat se dvěma (nebo i více) alternativami TS do následující fáze návrhu TS. V nich se již řada vlastností TS konkrétně projeví, a je pak možné lépe rozhodnout o (sub-)optimální alternativě. Je to však podstatně náročnější, včetně nároků na čas. © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) II. KONCEPČNÍ NÁVRH TS 

28 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  28 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) II. KONCEPČNÍ NÁVRH TS Obr Diagram vzájemné konstrukční konkurenceschopnosti porovnávaných koncepčních návrhů TS - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči Obr Hodnocení klíčových kritérií porovnávaných koncepčních návrhů TS - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péče Obr Finální rozhodnutí o sub-optimální (nejlepší z porovnávaných) alternativě koncepčního návrhu TS - alternativa B) - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči

29 © S. Hosnedl  29 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) III. KONSTRUKČNÍ NÁVRH TS 3.4 Návrh hrubé Stavební struktury TS i. Navržení hrubé Stavební struktury TS Poznámka: - Nyní může být pro vybranou alternativu B (Obr ) navržena hrubá Stavební struktura TS - nemocničního lůžka pro intenzivní péči (Obr ) spolu s odpovídajícím designem (Obr ). V této fázi projektu jsou také prováděny základní výpočty se zaměřením na statiku, kinematiku a mechaniku jednotlivých dílů lůžka (Obr ). Výpočty by měly vést k minimalizaci rozměrů, zejména s uvažováním omezení daných lidskou obsluhou a motorovými pohony. Jednotlivé klíčové orgány – nositelé funkcí mohou být vybrány optimalizací napříč všemi “řádky” v morfologické matice jak je znázorněno na Obr ; přičemž jejich kompatibilita s ostatními řešeními byla nejdůležitější podmínkou. Obr Předběžný konstrukční návrh TS - čelní a boční pohled na nemocniční lůžko pro intenzivní péči POTŘEBNÉ

30 © S. Hosnedl  30 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) III. KONSTRUKČNÍ NÁVRH TS Obr Předběžné designérské návrhy TS - „rendery“ nemocničního lůžka pro intenzivní péči POTŘEBNÉ

31 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  31 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) III. KONSTRUKČNÍ NÁVRH TS ii. Výpočty k hodnocení předběžného konstrukčního návrhu TS Obr Předběžný konstrukční návrh TS Část 1 ze 4. 3D model uložení zádového dílu nemocničního lůžka pro intenzivní péči v jeho spodní pozici včetně zjednodušeného symetrického externího zatížení silou F od pacienta

32 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  32 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) III. KONSTRUKČNÍ NÁVRH TS Obr Předběžný konstrukční návrh TS Část 3 ze 4. Boční pohled na 3D model a jeho rozměrové kinematické schéma uložení zádového dílu nemocničního lůžka pro intenzivní péči v jeho dolní poloze (v té poloze je uvažované zatížení motoru největší) Včetně jeho zjednodušeného symetrického vnějšího statického zatížení silou F od pacienta Obr Předběžný konstrukční návrh TS Část 4 ze 4. Příklad předběžného návrhu zádového dílu nemocničního lůžka pro intenzivní péči pro předběžné pevnostní výpočty, výpočty posunutí od defomací a výpočtu jeho hmostnosti (zde není uvedeno z důvodu rozsahu a přílišné speciálnosti) Obr Předběžný konstrukční návrh TS Část 2 ze 4. Boční pohled na 3D model a jeho rozměrové kinematické schéma zádového dílu nemocničního lůžka pro intenzivní péči v jeho horní poloze včetně zjednodušeného symetrického vnějšího statického zatížení silou F od pacienta a od vlastní hmotnosti F

33 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  33 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) III. KONSTRUKČNÍ NÁVRH TS 3.5 Návrh úplné Stavební struktury TS i. Navržení úplné Stavební struktury TS Poznámka: - Další konkretizace deskriptivních (popisných) vlastností TS, vycházející z návrhu Hrubé konstrukční struktury TS, pokračuje až do úplné Stavební struktury znázorněné na Obr včetně její optimalizace a hodnocení, jak je znázorněno na Obr Tento návrh úplné Stavební struktury TS by měl být kompatibilní s finálním designérským návrhem TS znázorněném na Obr a na vizualizacích na Obr a Obr Úplný konstrukční návrh TS Část 1 ze 7 Isometrický pohled na 3D CAD model nemocničního lůžka pro intenzivní péči v obvyklém plochém stavu a v horizontální poloze Obr Úplný konstrukční návrh TS Část 1 ze 7 Boční pohled na 3D CAD model nemocničního lůžka pro intenzivní péči v obvyklém plochém stavu a v horizontální poloze

34 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  34 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) III. KONSTRUKČNÍ NÁVRH TS Obr Úplný konstrukční návrh TS Část 7 ze 7 Detailní pohledy na 3D CAD modely pohyblivých částí spojení ložné plochy nemocničního lůžka pro intenzivní péči a jeho spodní části se zvedacími sloupy

35 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  35 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) III. KONSTRUKČNÍ NÁVRH TS. Obr Úplný konstrukční návrh TS Designérský 3D model - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči

36 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  36 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) III. KONSTRUKČNÍ NÁVRH TS (3) ii. Výpočty k hodnocení úplného konstrukčního návrhu TS. Obr Úplný konstrukční návrh TS - Analýza MKP Část 1 ze 4 3D CAD model zádové části se sítí pro MKP nemocničního lůžka pro intenzivní péči včetně uvažovaného modelu jeho zatížení Obr Úplný konstrukční návrh TS Část 2 ze 4 Výpočet napětí v 3D CAD modelu zádového dílu nemocničního lůžka pro intenzivní péči

37 © S. Hosnedl DŮLEŽITÉ  37 DŮLEŽITÉ Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) III. KONSTRUKČNÍ NÁVRH TS (3) ii. Výpočty k hodnocení úplného konstrukčního návrhu TS. Obr Úplný konstrukční návrh TS Část 3 ze 4 Výpočet posunutí od deformace zádového dílu nemocničního lůžka pro intenzivní péči Obr Úplný konstrukční návrh TS Část 4 ze 4 Výpočet posunutí od deformace zádového dílu nemocničního lůžka pro intenzivní péči v jeho spodní pozici

38 © S. Hosnedl  38 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) III. KONSTRUKČNÍ NÁVRH TS v. Vizualizace navrženého TS pro PR prezentace, marketing apod. Obr Úplný konstrukční návrh TS - vizualizace 3D model v SW Autodesk Showcase - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči Obr Úplný konstrukční návrh TS - vizualizace 3D model v SW Autodesk 3d Max - příklad: nemocniční lůžko pro intenzivní péči PRO ÚPLNOST

39 © S. Hosnedl  39 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 2 Návrh technického produktu/systému (TS) IV. DETAILOVÁNÍ KONSTRUKČNÍHO NÁVRHU TS 2.6 Dokumentování úplné Stavební struktury TS Poznámky: Po dodatečných zlepšeních, optimalizacích a kontrolách se stane navržená Úplná stavební struktura TS základem pro zhotovení detailních CAD modelů, výkresů součástí a sestavení, seznamů součástí (kusovníků) a dalších dokumentů pro výrobu, distribuci a servis TS, apod., ale i pro prezentaci a marketing TS apod. a v neposlední řadě i k archivaci těchto dokumentů apod. Zde jsou na Obr a Obr uvedeny pouze ukázky. Obr Úplný konstrukční návrh TS - 3D CAD detailní modely dílů - příklady „hlavového a patního čela“ (nahoře) a jeho zamykacího mechanismu (dole) nemocničního lůžka pro intenzivní péči Obr Obr Úplný konstrukční návrh TS - 3D CAD detailní modely dílů - příklad „ čela nožní části“ nemocničního lůžka pro intenzitvní péči POTŘEBNÉ

40 © S. Hosnedl  40 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka 3 Závěr Shrnutí Hlavním úkolem prezentovaného projektu bylo zlepšení kvality životního cyklu a zlepšení konstrukční konkurenceschopnosti nemocničního lůžka pro intenzivní péči pro pacienty ve velmi kritickém stavu, což byl velmi náročný cíl. Snahou autorů bylo zlepšení příp. i vynalezení nových užitečných řešení detailů tohoto lůžka. Např. lůžko bylo mimo jiné navrženo i pro připojení teleskopického jídelního stolku. Z konstrukčního hlediska bylo úsilí soustředěno na mechanismus manipulace s postranicemi a na snadnou odnímatelnost/pohyblivost čel lůžka. Dalším zlepšením je mimo jiné pružné upevnění koleček, což zlepší komfort při běžné manipulaci s lůžkem. Z pohledu průmyslového designu bylo velice obtížné vytvořit nový design lůžka s ohledem na lidské i technické standardy. Nemocniční lůžko pro intenzivní péče bylo navrženo především se zřetelem k ergonomii. To je zřejmé na tvarech postranic obou čel, rámu i podvozku. Úsilí bylo také vynaloženo na eliminaci ostrých rohů a hran a vůbec všech prvků, které by mohly být nebezpečné a mohly ohrozit zdraví pacienta, obsluhu pacienta i lůžka samotného včetně jeho údržby. Vzhledem k výsledkům projektu je všeobecně ceněno, že spolupráce v týmu přinesla jeho členům mnoho užitečných a pozitivních zkušeností – nejen z hlediska vzdělání, ale rovněž pro jejich budoucí profesionálního života. Autoři pracovali pod vedením prof. Stanislava Hosnedla, Ing. Josefa Dvořáka, Ing. Martina Kopeckého a Ing. Zbyňka Srpa z Fakulty strojní a Doc. Františka Pelikána z Ústavu umění a designu. Odborné problémy konzultovali s marketingovým ředitelem LINET p. Tomášem Kolářem a s technickým ředitelem LINET Ing. Vladimírem Jurkou a vedoucím konstrukce Ing. Jiřím Králem. Autoři prezentovaného projektu velmi oceňují úsilí všech jmenovaných a i touto cestou jim děkují. POTŘEBNÉ

41 © S. Hosnedl  41 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka Literatura: [Eder 2008] Eder, W. E., Hosnedl, S.: Design Engineering: A Manual for Enhanced Creativity. 1. issue. Boca Raton, Florida USA : CRC Press, Taylor & Francis Group, pp. ISBN [Eder 2010] Eder, W. E., Hosnedl, S.: Introduction to Design Engineering: Systematic Creativity and Management. CRC Press / Balkema, Taylor & Francis Group, Leiden, The Netherlands, 2010, 456 pp., ISBN: [Hosnedl 2007a] Hosnedl, S., Srp Z.: Integrated Engineering and Industrial Design Projects. In: Proceedings of the 10th Applied Engineering Design Science Workshop - AEDS Eds. V. Vanek, S. Hosnedl. Pilsen, Educational and Research library of Pilsen Region: AEDS SIG and ZCU-KKS, University of West Bohemia, p ISBN [Hosnedl 2007b] Hosnedl, S., Dvorak, J.: MS Excel Program for Engineering Design Specification for and Evaluations of the designed Technical System. System Design Engineering of Technical Products. URL: Pilsen: ZČU, KKS 2007 [Hosnedl 2008] Hosnedl, S., Srp Z., Dvořák, J.: Cooperation of Engineering & Industrial Designers on Industrial Projects. In: Proceedings of the DESIGN th International Design Conference. Eds.: D. Marjanovic, M. Storga, N. Pavkovic, N. Bojtecic. Dubrovnik, Croatia: University of Zagreb (HR) and Design Society (UK), 19 – , p ISBN [Hosnedl 2010a] Hosnedl, S., Dvořák, J., Srp Z., Kopecký, M.: Design Specification and Evaluation Tool for Design Engineering and its Management. In: Proceedings of the DESIGN th International Design Conference. Eds.: D. Marjanovic, M. Storga, N. Pavkovic, N. Bojtecic. Dubrovnik, Croatia: University of Zagreb (HR) and Design Society (UK), 17 – p. 799 – 810. ISBN [Hosnedl 2010b] Hosnedl, S., Srp Z.: Effective engineering design research, education and practice in context. In: Proceedings of the 2nd International Design Conference on Design Engineering and Science - ICDES Eds. K. Watanuki and T. Kanada. Tokyo, Japan: 17 – , p , ISBN [Hosnedl 2010c] Hosnedl, S.: Providing a Digital Prototyping Industry Center of Expertise. In: Class Handouts of the Autodesk University AU ED223-1, ED322-2V,ED328-1V. Las Vegas, USA: – , 10 pp.http://www.autodeskevents.com/au2010/index.cfm?event=speaker.info.detail [Hosnedl 2011a] HOSNEDL, S.: Systémové navrhování technických produktů. Předmět KKS/ZKM. Podkl. k předn.. Plzeň: ZČU, FST, KKS. a K INFORMACI

42 © S. Hosnedl  42 Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka Literatura: [Hosnedl 2011b] Hosnedl, S., Dvořák, J., Kopecký, M.: Specifikace požadavků na navrhovaný technický produkt/systém (TS) s hodnocením a analýzami jejich splnění: SP&HA - SW podpora v MS Excel. Plzeň: ZČU, FST, KKS [Hosnedl 2012] HOSNEDL, S.: Systémové navrhování technických produktů. 1. vyd. Plzeň: Západočeská univerzita, FST, KKS s. ISBN (elektronická verze). [Hubka 1988a] Hubka, V., Andreasen, M.M.A Eder, W.E. Practical Studies in Systematic Design. London: Butterworths, 1988, ISBN [Hubka 1988b] Hubka, V., and Eder, W. E: Theory of Technical Systems. Berlin Heidelberg: Springer - Verlag, 1988, ISBN [Hubka 1992] Hubka, V. and Eder, W. E.: Engineering Design.. Zürich, Switzerland: Heurista, ISBN [Hubka 1996] Hubka,V. and Eder, W.E.: Design Science. London, Springer,1996, ISBN [Polák 2007] Polák T, Fidrovský M., Ráž K., Řezníček J., Kestlerová A.: Konstrukční návrh s designérským řešením intenzivního lůžka pro pacienty ve velmi kritickém stavu. Semestrální projekt KKS/ZKM Systémové navrhování technických produktů. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, FST, KKS [CAIRO 2007] CAIRO intensive care bed [online], Cairo [cited ]. Available from: [CSN-EN-ISO 2006] ČSN EN ISO 9000 (idt ISO 9000: Czech version of the European Standard EN ISO 9000:2005): Systémy managementu kvality – Základní principy a slovník (Quality management systems – Fundamentals and vocabulary). Praha: Český normalizační institut (Prague: Czech Institute for Standardisation) [FAMED 2007] FAMED intensive care bed [online], Famed [cited ]. Available from: [LINET 2007] LINET intensive care bed - Multicare. PR Dokumenty a Prospekty. LINET, Želevcice, 2007 [LINET 2007] LINET intensive care bed - Eleganza 3. PR Dokumenty a Prospekty. LINET, Želevcice, 2007 [QUINLINIAN 2007] CAIRO intensive care bed [online], Cairo [cited ]. Available from: [VDI ] VDI-Richtlinie 2225: Technical-Economic Design Engineering (In German: Technisch-wirtschaftliches Konstruieren. Anleitung und Beispiele). Duesseldorf: VDI-Verlag, 1977 K INFORMACI

43 Děkuji Vám za pozornost


Stáhnout ppt "Přednáška v rámci projektu CZ.1.07/2.2.00/15.0383 Inovace studijního oboru Dopravní a manipulační technika s ohledem na potřeby trhu práce KKS/DKS KKS/DKS."

Podobné prezentace


Reklamy Google