Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) KKS/DKS Design strojů a zařízení garant předmětu: Doc. Ing. Jiří Staněk, CSc. 2. přednáška Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) Prof. Ing. Stanislav Hosnedl, CSc. Plzeň, 2015 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 15.02.2015

Základní zkratky a pojmy 1 Základní poznatky Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) PRO ÚPLNOST K INFORMACI POTŘEBNÉ DŮLEŽITÉ OBSAH Předmluva Základní zkratky a pojmy 1 Základní poznatky 2 Životní cyklus technických produktů/systémů (TS) 3 Vlastnosti TS 4 Domény a třídy vlastností TS, vztahy mezi nimi 24.03.2014 © S. Hosnedl 2 2

Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) K INFORMACI PŘEDMLUVA (1) Předložené podklady k „Systémovému navrhování - konstruování technických produktů“ byly významně ovlivněny zejména bohatými odbornými diskusemi a společnými pracemi s Prof. Dr. V. Hubkou. Dr.h.c. vv. z Eidgenösissche Technische Hochschule, Zürich ve Švýcarsku a s Prof. W. E. Ederem, Dr.h.c. z Royal Military College, Kingston v Kanadě. Cennými podněty a myšlenkami též přispěli moji doktorandi a současní kolegové Doc. J. Krátký, Doc. L. Němec a Doc. V. Vaněk a doktorandi Ing. C. Štádler, Ing. J. Barták a v posledním období zejména doktorandi Ing. Zbyněk Srp, Ing. Josef Dvořák, Ing. Martin Kopecký a Ing. Stanislav Kroták z Katedry konstruování strojů (KKS). Řada nových cenných poznatků vyplynula z řešení výzkumných projektů, zejména Výzkumného záměru MSM 23210006 „Výzkum a rozvoj inovací, konstruování, technologie, a materiálového inženýrství strojírenských výrobků“ [Hosnedl 1999-2004]. Dalším důležitým zdrojem inovací bylo zpracování a doplnění textů v souladu s ISO standardem Základní principy a slovník [CSN-EN-ISO-9000 2002 a 2006]. Do předložených podkladů se promítly i výsledky Rozvojového projektu MŠMT ČR „Rozvoj výuky konstruování technických systémů“ (Science based Engineering Design Education) [Hosnedl 2004] a práce pro „Výzkumné centrum kolejových vozidel“ ID 1M0519, No. 1M4977751302 na KKS [Heller 2005 - 2011] a výzkumné práce v rámci interních grantů IG FST [Lašová 2006 - ]. 17.02.2014 © S. Hosnedl 3 

Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) K INFORMACI PŘEDMLUVA (2) Nezastupitelnou úlohu pro rozvoj, verifikaci a validaci předložených, ve světě známých a uznávaných poznatků [Eder&Hosnedl 2008], měly studentské konstrukční a designérské projekty řešené v rámci tohoto předmětu pro řadu renomovaných průmyslových partnerů od r. 2004 [Hosnedl&al 2008a]. V současné době jsou předložené texty obsahově i formou inovovány v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost (OPVK) č. CZ.1.07/2.2.00/07.0235 „Inovace výuky v oboru konstruování strojů včetně jeho znalostní teoretické, metodické a počítačové podpory“ (IVK) financovaného z Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky [Hosnedl 2009-2012]. Vzhledem k velkému množství vazeb, vývojových změn a doplňků nebylo zřejmě možné vyvarovat se zcela chybám. Proto se za ně předem omlouvám a prosím o jejich sdělení, aby je bylo možné co nejdříve opravit. Velmi rád přijmu i Vaše další připomínky a náměty. Přeji Vám, aby Vám byly tyto podklady co nejvíce nápomocny v dalším rozšiřování Vašich vědomosti a při řešení konstrukčních projektů. Plzeň, únor 2014 Prof. Ing. Stanislav Hosnedl, CSc., Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní, Katedra konstruování strojů 17.02.2014 © S. Hosnedl 4 

i ZÁKLADNÍ ZKRATKY A POJMY (1)  Poznámky: DŮLEŽITÉ Zkratka Anglický název Český název Stručný výklad AREnv Active and Reactive Environment aktivní a reaktivní prostředí - Působící a reagující (blízké i vzdálené) prostředí příslušného Transformačního Systému (TrfS) C Cost (Delivery Cost) cena (příp. vynalož. náklady) - Cena (příp. jen „vynaložené náklady“) při dodání/předání TS .zákazníkovi DesP Engineering Design Process konstrukční proces Proces návrhu /konstruování TS , na jehož počátku (nepřesně vstupu) je zadání na požado- ..vaný Technický Produkt/Systém (TS) a na jehož výstupu je jeho popis (v dokumentaci TS) --- Descriptive Property deskriptivní vlastnost - Vlastnost vyjadřují popis (tj. definování a charakterizování) Tech. Produktu/Systému (TS) DfX Design for X konstruování z hlediska vlastností (TS) Poznatky (metody, pravidla, údaje) pro konstruování Tech. Produktu/Systému (TS) se zaměřením na docílení určité(třídy) vlastností X (vhodnost pro vyrobení, bezpečnost, apod.) E Energy energie - Veličina jejíž změna určuje práci vykonanou fyzikální soustavou (druhy energie : …mechanická, tepelná, elektromagnetická, chemická a jaderná) EDS Engineering Design Science konstrukční věda konstrukční nauka - Systematicky uspořádaný soubor poznatků z teorie i praxe o a pro konstruování Technických Produktů/Systémů (TS) ve výzkumu, výuce a praxi I Information informace Význam přisouzený na základě konvencí nějakému statickému nebo dynamickému jevu …(nikoli tedy např. jen „počítačově deformovaná interpretace: informace = data, údaje, …apod., která jsou pouze jednou z mnoha forem informace!!!). Poznámka: Informace je vždy nehmotná, její nositel, případně vysílač o přijímač jsou však vždy hmotné!!! LC Life Cycle životní cyklus Etapy vzniku, existence a likvidace (TS) Pozor ale na jiná pojetí, např. PLM SW systémy, které zahrnují do LC pouze etapy vzniku TS (!) M Material materiál, materie, hmota - Veličina definující věcnou podstatu reálného světa Poznámky: Většina zkratek byla pro kompatibilitu ponechána shodná se zkratkami odvozenými z uvedené anglické terminologie. Pořadí zkratek a pojmů bylo proto rovněž nutné prioritně uspořádat podle anglické terminologie. i 15.02.2015 © S. Hosnedl 5 

ZÁKLADNÍ ZKRATKY A POJMY (2) DŮLEŽITÉ Zkratka Anglický název Český název Stručný výklad PoX Prediction of X predikce vlastností (TS) Poznatky (metody, pravidla, údaje) pro predikci („včasné zjištění „) (třídy) vlastností X Technického Produktu/Systému (TS) dříve než se ve skutečnosti v jeho životním cyklu projeví: a) pomocí abstraktních modelů konstruovaného nebo existujícího TS (ve fázi konstruování označováno jako predikce vlastností - PoX) b) přímým měřením na fyzickém modelu TS nebo existujícím TS (P) Process proces - Soubor vzájemně souvisejících nebo působících činností, které přeměňují vstup(y) na výstup(y) [CSN-EN-ISO-9000 2006] --- Product produkt - Výsledek procesu [CSN-EN-ISO-9000 2006] q Customer quality „zákaznická“ kvalita - Množina vybraných inherentních (!) vlastností Technického Produktu/Systému (TS) reprezentujících posuzovanou užitnou hodnotu (AJ: Value, NJ: Wert) TS vztahující se (pouze) k etapě jeho provozování (tj. jen z hl. zákazníka - přímého uživatele) QPr Production Quality „výrobní“ kvalita - Množina vybraných inherentních (!) vlastností Technického Produktu/ Systému (TS) reprezentujících posuzovanou užitnou hodnotu (AJ: Value, NJ: Wert) TS vztahující se pouze k jeho výrobní etapě (vč. montáže, testování apod.) Q ≡ Q(J) Quality ≡ (Judged) Quality kvalita (totéž co dříve zavedený pojem jakost!) ≡ (posuzovaná) kvalita Množina vybraných inherentních (!) vlastností Technického Produktu/ Systému (TS) (obecně ze všech domén vlastností TS!) reprezentujících posuzovanou užitnou hodnotu (AJ: Value, NJ: Wert) TS při převzetí zákazníkem. Tyto vybrané/uvažované vlastnosti (kritéria kvality), tj. posuzovaná kvalita Q jsou pak spolu s cenou C a dodacím časem T měřítkem pro hodnocení konkurenceschopnosti TS. Pozor, pojem kvalita a označení Q se běžně, ale velmi nesprávně používá jako synonynum i pro velmi specifické okruhy „a priori“ uvažovaných vlastností (TS), např.: Q ≡ kvalita (jen) po dodání zákazníkovi (After Delivery) (QAD), příp. Q ≡ kvalita (jen) před dodáním zákazníkovi (Before Delivery) (QBD). Existují však i další ještě užší a ještě více „zavádějící“ interpretace, např. Q ≡ kvalita (jen) pro přímého uživatele (zde pro odlišení označ.: q), Q ≡ (jen) kvalita výroby (: QPr), atd.!!!. Pro jednoznačné odlišení kvality pro hodnocení konkurenceschopnosti TS (podle množiny vybraných „hodnocených“ kritérií, tj. požadavků na vybrané posuzované (Judged) „klíčové“ vlastnosti TS) od obecně „mnohoznačné“ (zejména „předdefinované“) kvality Q, je zde v případě potřeby jednoznačného rozlišení používáno indexované označení Q(J) 15.02.2015 © S. Hosnedl 6 

ZÁKLADNÍ ZKRATKY A POJMY (3) DŮLEŽITÉ Zkratka Anglický název Český název Stručný výklad --- Reactive Property reaktivní vlastnost - Vlastnost vyjadřující reakci (tj. statické i dynamické, okamžité i déledobé chování ) Technického Produktu/Systému (TS) na jeho zatížení (tzn. "buzení" všeho druhu, tj. mechanické, .chemické, elektrické, biologické….) Reflected Property reflektovaná vlastnost - Vlastnost vyjadřující vnímání (tj. reflexi/reflektování) Technického Produktu/Systému (TS) ….jeho posuzovateli SW Software nepřekládá se - Nehmotná informační složka (technického i netechnického!) produktu , zahrnující veškeré informace [CSN-EN-ISO-9000 2006]. (Pozor na zúžené IT pojetí SW ≡ informace zpracované/zakódované do formy počítačového programu!) Technical Product technický produkt - Produkt s výrazným inženýrským obsahem T Time (Delivery Time) dodací čas (termín) - Čas pro (příp. termín, nebo i množina dílčích časových charakteristik ovlivňujících čas/termín) dodání/předání (TS) zákazníkovi tg technology technologie technologie (užší pojetí): princip, způsob, příp. postup přeměny operandu působením účinků operátorů Tg Technology Technologie - technologie (širší pojetí): princip, způsob, příp. postup přeměny operandu působením účinků operátorů vč. příslušných technologických nástrojů, příp. technických prostředků TS Technical System technický systém - Technický produkt s dominantní HW složkou s důrazem na systémové pojetí TS(s) Subjected pozorovaný - Technický produkt který je (navrhovaným, sledovaným) subjektem uvažovaného děje, nejčastěji životního cyklu (LC) TTS Theoretical (Descriptive Knowledge related to Technical Systems, Theory of Technical Systems Teoretické (deskriptivní) poznatky k technickým systémům, teorie technických systémů Poznatky popisující technický systém (TS), v něm probíhající vnitřní transformační/ technické procesy (ITP) ) a jeho vlastnosti jako systém složený z prvků a jejich vazeb --- Value užitná hodnota - Množina (stanovených, předepsaných a obecně .předpokládaných) vlastností TS s výjimkou dodací ceny (nákladů) C a času/termínu dodání T 15.02.2015 © S. Hosnedl 7 

i 1 Základní poznatky Produkt Technický produkt Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) 1 Základní poznatky DŮLEŽITÉ PRODUKT a TECHNICKÝ PRODUKT Produkt Produkt je výsledkem procesu [CSN-EN-ISO-9000 2006, odst. 3.4.2]. Technický produkt Technický produkt je produkt s dominantním inženýrským obsahem [Eder&Hosnedl 2008] Poznámka: - Přemístitelný (technický i netechnický) produkt se v praxi označuje jako výrobek. i 17.02.2014 © S. Hosnedl 8 

Technický systém (TS): Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) 1 Základní poznatky DŮLEŽITÉ TECHNICKÝ PRODUKT JAKO TECHNICKÝ SYSTÉM (TS) Technický systém (TS): technický produkt s důrazem na systémový pohled. Technický produkt je chápán jako Technický systém (TS) (ve všech jeho vývojových fázích a nehmotných i hmotných formách vyskytujících se v etapách jeho životního cyklu), který obecně obsahuje všechny generické složky technického produktu [CSN-EN-ISO-9000 2006, odst. 3.4.2] v komplexním pojetí EDS/TTS [Hosnedl 2006c] . Budeme však především zaměřeni na hmotné (tj. objektové) strojní produkty s dominantní HW složkou. 17.02.2014 © S. Hosnedl 9 

KONSTRUOVÁNÍ - ČJ (DESIGN ENGINEERING - AJ): Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) 1 Základní poznatky DŮLEŽITÉ KONSTRUOVÁNÍ A PRŮMYSLOVÝ DESIGN KONSTRUOVÁNÍ - ČJ (DESIGN ENGINEERING - AJ): Navrhování technických (objektových) produktů / systémů (TS) „zevnitř  ven“ , tj.: od technicko-ekonomických hledisek (funkčnosti, vyrobitelnosti, ekonomičnosti, …) ke vztahu k člověku a životnímu prostředí (estetičnosti, ergonomičnosti, ekologičnosti, ….) PRŮMYSLOVÝ DESIGN – ČJ (INDUSTRIAL DESIGNING - AJ): Navrhování technických (objektových) produktů / systémů (TS) „zvenku  dovnitř“, tj.: od vztahu k člověku a životnímu prostředí (estetičnosti, ergonomičnosti, ekologičnosti, ….) k technicko-ekonomickým hlediskům (funkčnosti, vyrobitelnosti, ekonomičnosti, …) DESIGN - AJ: Uspořádání dílů (M, E, I ) objektu nebo (nehmotného) procesu DESIGN / DESIGNING - AJ: Navrhování objektu nebo procesu (ve formě informačního popisu/reprezentace, vč. skic, výkresů, textů, CA modelů …) 18.02.2014 © S. Hosnedl 10 

ÚČEL A CÍL SYSTÉMOVÉHO NAVRHOVÁNÍ TECHNICKÝCH PRODUKTŮ (1) Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) 1 Základní poznatky DŮLEŽITÉ ÚČEL A CÍL SYSTÉMOVÉHO NAVRHOVÁNÍ TECHNICKÝCH PRODUKTŮ (1) Účel: Racionalizace navrhování technický produktů Cíl: Cílevědomý postup konstruování podložený: - Systémem - „mapou“ teoreticky uspořádaných poznatků z teorie i praxe Systémovou metodikou - „technologií“, tj. návazností i obsahem jednotlivých dílčích aktivit (operací) vedoucí k požadované přeměně zpracovávaných informací od výchozího stavu ke stavu požadovanému, která z těchto poznatků vychází. Konstrukční proces je pak popsatelný jako každý jiný, např. technologický proces . Konstrukční proces se tak stává teoreticky podloženým konstruováním, které je: Racionální: význam pro další zdokonalování (na rozdíl od přístupu „pokus – omyl“, apod.) Flexibilní: význam v nových situacích Sdělitelné: význam pro výuku Nevýhody: - je obvykle pomalejší než intuitivní nápad na základě osobních znalostí a zkušeností. 25.02.2014 © S. Hosnedl 11 

ÚČEL A CÍL SYSTÉMOVÉHO NAVRHOVÁNÍ TECHNICKÝCH PRODUKTŮ (2) Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) 1 Základní poznatky DŮLEŽITÉ ÚČEL A CÍL SYSTÉMOVÉHO NAVRHOVÁNÍ TECHNICKÝCH PRODUKTŮ (2) Pro praxi je proto optimální kombinace postupu: teoreticky podloženého (na základě „mapy“ poznatků Engineering Design Science - EDS, obvykle jen pro projekt jako celek), potřebujeme-li více variant, nová řešení a je relativně dost času instruktivního (předepsaného, algoritmizovaného, mnemotechnického, …) je-li předepsaný postup závazný, nevyhnutelný nebo efektivnější - intuitivního (na základě předchozích poznatků a zkušeností) jedná-li se o známý problém a nemáme dostatek času - „pokus – omyl/úspěch“ (zkusmo), pokud vše ostatní selhalo III II I 15.02.2015 © S. Hosnedl 12 

Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) 2 Životní cyklus TS DŮLEŽITÉ ŽIVOTNÍ ETAPY TS Životní cyklus technického systému (TS) je racionální rozdělit do etap: To lze provést podle různých hledisek, např. podle místa jejich realizace (management, konstrukce, technologie, dílna, expedice, … ). Pro potřeby konstruování TS je optimální rozdělení životních etap TS do etap podle klíčových životních přeměn (transformačních procesů), protože pak mají shodnou obecnou strukturu [Hosnedl 2006c]. To potom např. umožňuje do požadavků na TS, návrhu TS, do hodnocení TS apod. jednoduše zahrnout řadu důležitých hledisek týkajících se celého životního cyklu, jako např. bezpečnost, ekologičnost, atd., které se převážně v teorii i praxi chybně vztahují pouze k provozu TS, likvidaci TS apod. Při systémovém procesním pojetí životního cyklu TS lze racionálně zahrnout i rozdílnou kvalitu jednotlivých prvků/faktorů (např. člověka, technických prostředků apod.) v  jednotlivých etapách (např. ve výrobní etapě , v provozní etapě, v likvidační etapě , apod.)! i Poznámky: - Životní etapy TS je souhrnný pojem pro: = Etapy vývoje a existence TS, nebo správně: = Etapy vývoje, existence a likvidace TS - Pozor, v oblasti CA technologií se jako životní cyklus označují pouze vývojové etapy životního cyklu technického produktu/systému (TS) viz např. [Mezihradský 2008], , a řízení/management odpovídajících CA dat jako Product Life Cycle Management (PLM) viz např. [Berger 2008], a mnoho dalších. Podobně se v obchodní sféře označuje jako životní cyklus TS období od jeho uvedení na trh až po jeho stažení. Nejužší používané pojetí životního cyklu TS je pak uživatelské pojetí od pořízení TS až po jeho vyřazení z provozu. 15.02.2015 © S. Hosnedl 13 

Transformovaný provozní operand Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) 2 Životní cyklus TS DŮLEŽITÉ ŽIVOTNÍ ETAPY TS(s) SE ZŘETELEM KJEHO KLÍČOVÝM PŘEMĚNÁM ETAPY ŽIVOTNÍHO CYKLU TS JAKO KLÍČOVÉ TRANSFORMACE Požadavek na TS(s) Zpráva o trhu Zpráva o technické a ekonomické proveditelnosti Záměry Potřeby Popis výchozího TS Stav problému Popis konstrukčního návrhu TS(s) ve formě konstrukční dokumentace Popis technologie a organiz. zabezpeč. výroby a dalších živ. etap TS(s) ve formě dokumentace Polotovary Hotové součásti Realizovaný TS(s) Instalovaný TS(s) Transformovaný provozní operand ve vst. stavu 1 Přídavné materiály Použitý TS(s) Materiál Plánování vzniku TS(s) Konstruování TS(s) Technologická a organizační příprava výroby a ost. LC etap TS(s) Výroba TS(s) vč. montáže, testování, kontrol.kval.výr.ap. Distribuování TS(s) vč. balení, skladování, instalování, ap. Provozování TS(s) provozní proces vč.údržby, oprav,ap. Likvidace TS(s) vč. demontáže, separace, recyklace, ap. Popis vých.org.zabezpečení Popis vých.technologie ve výst. stavu 2 CÍL ! Popis vých.org.zabezp. Popis vých.technolpgie Obr. : Model Životního cyklu TS(s) jako serie životních etap s klíčovými přeměnami (transformacemi) ( Označení „T(s)“ odlišuje uvažovaný TS od ostatních technických systémů v jeho životním cyklu ) 29.12.2014 © S. Hosnedl 14 

Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) 3 Vlastnosti TS DŮLEŽITÉ VLASTNOSTI TS – pojetí EDS/TTS (Engineering Design Science ≈ Konstrukční nauka) Vlastnost TS je [Hubka 1980, p. 64] každý „znak, charakteristika, atribut , apod.“ TS, jako např. : výkon, tvar, velikost, stabilita, životnost, barva, vyrobitelnost, dopravitelnost, vhodnost pro skladování, struktura apod., který každý TS z nějakého hlediska charakterizuje. Každý TS je nositelem množiny „vrozených“ („vkonstruovaných“) vlastností , které jako celek umožňují posoudit komplexní kvalitu TS ze všech požadovaných hledisek. Z uvedených příkladů je zřejmé, že vlastnost TS je netriviální (tj. komplexnější) charakteristika TS z nějakého ucelenějšího, ale přesto specificky zaměřeného hlediska. 15.02.2015 © S. Hosnedl 15  15

soustružit obrobek osvětlit prostor dopravovat náklad bezpečnost Úvod do systémového navrhování technických produktů/systémů (TS) K INFORMACI 3 Vlastnosti TS PŘÍKLADY VLASTNOSTÍ TS rychlost soustružit obrobek výkon osvětlit prostor otáčky síla bezpečnost dopravovat náklad snadná vyrobitelnost max. délka oblé tvary snadná manipulace snadná údržba snadná montáž nízké výrobní náklady krátké dodací termíny snadné skladování šetrnost k životnímu prostředí snadná likvidovatelnost atd., atd, atd. ⇒ „ ∞ “ ? ? ? Obr. : Příklady vlastností (a tudíž i požadavků na) TS ⇒ naléhavá potřeba jejích uspořádání, tj. třídění (taxonomie) 31.10.2009 © S. Hosnedl 16 

Poznatky pro konstruování a design technických produktů z hlediska vlastností 3 Vlastnosti TS DŮLEŽITÉ MĚŘENÍ VLASTNOSTÍ TS - PARAMETRY VLASTNOSTÍ A JEJICH HODNOTY (1) Každá vlastnost TS je specifikována (a dále měřena, porovnávána a hodnocena) smluvní nebo normativní množinou jejích “parametrů (indikátorů) vlastnosti (TS)”. Velikost každého “parametru vlastnosti (TS)” je dále specifikována (a dále měřena, porovnávána a hodnocena) pomocí jedné (přímé) nebo více (nepřímých), (smluvních nebo normativních) souřadnicových „rozměrů“ (v nejširším slova smyslu, tj. měřitelných numericky i nenumericky), tj. pomocí velikosti odpovídajících “proměnných” měřených pomocí smluvních nebo normativních stupnic, příp. řad. Poznámka: - Např. délka hrany TS může být definována přímo pomocí jednoho délkového rozměru/proměnné nebo nepřímo jako délka vektoru určeného dvou nebo trojrozměrnými souřadnicemï jeho koncových bodů; dalším příkladem je tvar složité prostorové plochy TS definované např. množinou trojrozměrných souřadnic – tj. soustavou trojic „souřadnicových“ rozměrů/proměnných.) i 15.02.2015 17 © S. Hosnedl 

Poznatky pro konstruování a design technických produktů z hlediska vlastností 3 Vlastnosti TS DŮLEŽITÉ MĚŘENÍ VLASTNOSTÍ TS - PARAMETRY VLASTNOSTÍ A JEJICH HODNOTY (2) Z racionálních důvodů bude dále pro zjednodušení: pro specifikaci „velikosti“ všech různorodých typů měřítek parametrů vlastností (tj. pro velikost jejich „souřadnicových dimenzí“/“proměnných“) používán pouze jediný zobecněný termín „hodnota“. jako „hodnota parametru vlastnosti“, chápána pouze její výsledná „absolutní“ hodnota bez zřetele, zda je (vektorovým) součtem jedné nebo více hodnot jejích jednotlivých „proměnných“. Velikost parametru kterékoli vlastnosti TS lze tudíž specifikovat (a dále měřit, porovnávat a hodnodit) pomocí její (kvantitativní nebo kvalitativní) („absolutní“) hodnoty s využitím stanovených (dohodnutých nebo normalizovaných) stupnic nebo řad. Poznámka: Použití termínu „hodnota“ vychází z toho, že „manifestace/projev“ kteréhokoli typu rozměru/proměnné může být vyjádřen/ “nahrazen“ jak textově (lingvisticky), tak číselně (tj. alespoň odpovídajícími numerickými kódy, často i fyzikálně opodstatněnými čísly, jako např. vlnovou délkou světla pro barvy), příp. i graficky. Podobně je např. často obecně používán i termín „rozměr, tj. jak pro číselné tak nečíselné „proměnné“, a to nejen v reálném životě ale často i v matematice i 15.02.2015 © S. Hosnedl 18 

4 Domény a třídy vlastností TS, vztahy mezi nimi Poznatky pro konstruování a design technických produktů z hlediska vlastností 4 Domény a třídy vlastností TS, vztahy mezi nimi DŮLEŽITÉ DŮLEŽITÉ ÚVOD DO TŘÍDĚNÍ VLASTNOSTÍ TS podle EDS PRINCIP TŘÍDĚNÍ VLASTNOSTÍ TS DO DOMÉN (1) - Funkce, tj. schopnost vykonávat účinky pro transformaci operandu jsou základní (rozlišující) vlastností (cílem) TS, avšak TS musí navíc : = mít především potřebné parametry účinků (výkon, rychlost, sílu, …) = mít schopnost pracovat v předpokládaném prostředí = být dobře obsluhovatelné = být schopné dopravy = mít uspokojivý vzhled = atd., atd., - aby toto mohlo být splněno, TS musí: = mít vyhovující pevnost, tuhost, korozivzdornost, atd., - což u TS závisí na jeho: = vhodné struktuře a prvcích = vhodných tvarech , materiálech, atd., prvků, atd. což je rámcově předurčeno jeho: = funkčními principy = konkrétními pracovními způsoby = atd. 26.03.2014 19 © S. Hosnedl 

i 4 Domény a třídy vlastností TS, vztahy mezi nimi Poznatky pro konstruování a design technických produktů z hlediska vlastností 4 Domény a třídy vlastností TS, vztahy mezi nimi DŮLEŽITÉ DŮLEŽITÉ PRINCIP TŘÍDĚNÍ VLASTNOSTÍ TS DO DOMÉN (2) Z předchozího výčtu příkladů vlastností vyplývá, že vlastnosti TS lze logicky rozčlenit do tří kvalitativně odlišných domén (oblastí) vlastností : - Reflektované („Reflektivní “) vlastnosti: vyjadřují reflexe, tj. reflektování TS okolím na základě obou následujících domén (první část předchozích příkladů) - Reaktivní vlastnosti: vyjadřují reakce (odezvy, chování) TS na působící zatížení (v nejširším smyslu) (druhá část předchozích příkladů) - Deskriptivní vlastnosti: vyjadřují popis TS, příp. jeho charakteristiku (třetí část předchozích příkladů) Poznámka: V odborné literatuře je členění vlastností TS do „domén“ doposud neustálené. a nejednotné. Např. v [Hubka&Eder 1988] i [Eder&Hosnedl 2008] jsou vlastnosti TS náležející do uvedené domény reflektovaných vlastností označovány jako vlastnosti vnější a vlastnosti TS náležející do domény reaktivních a deskriptivních vlastností jsou společně označovány jako vlastnosti vnitřní. V [Andreasen&McAloonee 2008] a [Weber 2008] jsou naproti tomu vlastnosti TS náležející do domény deskriptivních vlastností označovány jako charakteristiky TS a vlastnosti náležející do obou domén reaktivních a reflektovaných vlastností jsou společně bez dalšího rozlišení označovány jako vlastnosti TS. V [Birkhofer&Waeldele 2008] jsou pak vlastnosti TS členěny na nezávislé, což odpovídá doméně deskriptivních vlastností a závislé , což odpovídá doméně reaktivních a reflektovaných vlastností. Na základě řady analýz a dlouhodobých zkušeností z výzkumu, výuky i řady praktických aplikací je však autor předložené práce pevně přesvědčen, že uvedené členění vlastností TS do tří domén [Hosnedl&al 2008d] je optimální, jak bude vyplývat i z dalšího výkladu.. i 125.02.2015 20 © S. Hosnedl 

Obr.: Systematická taxonomie popisu vlastností TS Poznatky pro konstruování a design technických produktů z hlediska vlastností 4 Domény a třídy vlastností TS, vztahy mezi nimi POTŘEBNÉ SHRNUTÍ (1) Rekapitulace: invariantní TS  Vlastnosti TS  Domény vlastností  Hodnoty parametrů vlastnosti TS  Parametry vlastností (měřitelné, požadovatelné, hodnotitelné, …)  Vlastnosti  Třídy vlastností (obecně hierarchický systém)  Podtřídy vlastností specifické TS Obr.: Systematická taxonomie popisu vlastností TS 15.02.2015 © S. Hosnedl 21 

Obr.: Příklad systematického popisu vlastností pro osobní automobil Poznatky pro konstruování a design technických produktů z hlediska vlastností 4 Domény a třídy vlastností TS, vztahy mezi nimi POTŘEBNÉ SHRNUTÍ (2)  VLASTNOSTI TS: OSOBNÍ AUTOMOBIL  Doména: Reflektované vlastnosti  Třída: Vlastnosti k člověku (a ostatním živým bytostem)  Vlastnost: bezpečnost TS  Parametr vlastnosti: počet airbagů [1]  Hodnota parametru vlastnosti: 4  Parametr vlastnosti: brzdná vzdálenost (při 50 km/h, betonový podklad, suchý, …) [m]  Hodnota parametru vlastnosti: 14.2 m  Vlastnost: vzhled TS  Parametr vlastnosti: celkový vzhled [stupnice: špatný; uspokojivý; dobrý; výborný]  Hodnota parametru vlastnosti: dobrý  Doména: Reaktivní vlastnosti  Třída: Obecné konstrukční vlastnosti  Vlastnost: posunutí od deformací (např. hřídele B)  Parametr vlastnosti: max. posunutí od ohybu uomax [mm] (při max. provozní zatížení)  Hodnota parametru vlastnosti: 0.01 mm  Doména: Desktiptivní vlastnosti  Třída: Elementární konstrukční vlastnosti  Vlastnost: rozměry součásti (např. poz. 6)  Parametr vlastnosti: délka hrany b [mm]  Hodnota parametru vlastnosti: 40.5 mm Obr.: Příklad systematického popisu vlastností pro osobní automobil 15.02.2015 © S. Hosnedl 22  22

2 Teoretické poznatky o Technických systémech 2.4 Taxonomie vlastností TS DŮLEŽITÉ TŘÍDĚNÍ VLASTNOSTÍ TS DO DOMÉN A TŘÍD (I) Doména REFLEKTOVANÝCH VLASTNOSTÍ TS (Ia) Reflektované vlastnosti TS(s) k Provoznímu procesu vč. jeho Operandu ≈ Technické & technologické vlastnosti TS(s) v provozní etapě LC : (1) Vlastnosti TS(s) k provozním funkcím/účinkům (2) Vlastnosti TS(s) k provozuschopnosti (Ib) Reflektované vlastn. TS(s) k Operátorům Transformačních systémů vč. jejich přísluš. AR NS (každá vlastnost se obecně vztahuje ke všem etapám LC!): (3) Vlastnosti TS(s) k člověku (lidem) a ost. živým bytostem (Σ HuS: HuS & AR HuS Env ) (4) Vlastnosti TS(s) k ost. technickým syst. , tj. k tech.& tg prostř. ≠ TS(s) (Σ TS: TS & AR TS Env) (7) Vlastnosti TS(s) k manažerským systémům (manaž.informacím) (Σ MgS: MgS & AR MgS Env ) (5) Vlastnosti TS(s) k akt&reakt. přírodním systémům (přírodním prostředím) (AR NS: AR NS Env ) (6) Vlastnosti TS(s) k informačním systémům (odborným informacím) (Σ IS: IS & AR IS Env ) Doména REAKTIVNÍCH VLASTNOSTÍ TS (každá vlastnost se obecně vztahuje ke všem etapám LC!): (8) Obecné konstrukční vlastnosti TS(s) (III) Doména DESKRIPTIVNÍCH VLASTNOSTÍ TS (vlastnosti jsou invariantní k etapám LC): (9) Definiční (elementární) konstrukční vlastnosti TS(s) (10) Znakové konstrukční vlastnosti (charakteristiky ) TS(s) Obr.: Domény vlastností (I – III) a Třídy vlastností ( 1 – 10 ) TS definované podle TTS [Hosnedl 2014] 23 21.02.2015 © S. Hosnedl 

REFLEKTOVANÉ VLASTNOSTI TS Poznatky pro konstruování a design technických produktů z hlediska vlastností 4 Domény a třídy vlastností TS, vztahy mezi nimi POTŘEBNÉ VTAHY MEZI DOMÉNAMI VLASTNOSTÍ TS (III) Doména DESKRIPTIVNÍCH VLASTNOSTÍ TS (vlastnosti jsou invariantní k etapám LC): Doména REAKTIVNÍCH VLASTNOSTÍ TS (každá vlastnost se obecně vztahuje ke všem etapám LC!): (I) Doména REFLEKTOVANÝCH VLASTNOSTÍ TS (Ia) Reflektované vlastnosti TS(s) k Provoznímu Procesu vč. jeho Operandu ≈ Technické & technologické vlastnosti TS(s) v provozní etapě LC : (Ib) Reflektované vlastn. TS(s) k Operátorům Transformačních systémů vč. jejich přísluš. AR Env (1) Vlastnosti TS(s) k provozním funkcím/účinkům (2) Vlastnosti TS(s) k provozuschopnosti (9) Definiční (elementární) konstrukční vlastnosti TS(s) (10) Znakové konstrukční vlastnosti (charakteristiky ) TS(s) (8) Obecné konstrukční vlastnosti TS(s) (3) Vlastnosti TS(s) k člověku (lidem) a ost. živým bytostem (Σ HuS: HuS & AR HuS Env ) (4) Vlastnosti TS(s) k ost. Technic. systémům , tj. k tech.& tg prostř. ≠ TS(s) (Σ TS: TS & AR TS Env) (7) Vlastnosti TS(s) k manažerským systémům (manaž. informacím) (Σ MgS: MgS & AR MgS Env ) (5) Vlastnosti TS(s) k akt&reakt. přírodním systémům (přírodním prostředím) (AR NS: AR NS Env ) (6) Vlastnosti TS(s) k informačním systémům (odborným informacím) (Σ IS: IS & AR IS Env ) (1) Vlastnosti k Provoz. fun./účink. - provoz (2) Vlastnosti k Provozuschopnosti (4b) Vlastnosti k ost. Tech. systémům (Σ TS: TS & AR TS Env) - výroba (4c) Vlastnosti - distribuce (4d) Vlastnosti - likvidace (6) Vlastnosti k Informač. systémům (Σ IS: IS & AR IS Env) - všechny etapy LC (!) (4a) Vlastnosti k ost. Tech. systémům - předvýr. etapy (5) Vlastnosti k Akt.&Reakt. Přírodním systémům (AR NS: AR NS Env) (3) Vlastnosti k Člověku (lidem) (a ost. živ. bytostem) (Σ HuS: HuS & AR HuS Env) (7) Vlastnosti k Manaž. systémům (Σ MgS: HuS & AR MgS Env) REAKTIVNÍ VLASTNOSTI TS (8) Obecné konstrukční vlastnosti - pevnost - odolnost proti opotřebení - tuhost - odolnost proti korozi - tvrdost - odolnost proti požáru - houževnatost - odolnost proti mrazu DESKRIPTIVNÍ VLASTNOSTI TS (9) Definiční (elementární ) konstrukční vlastnosti - konstrukční struktura: prvky, uspořádání prvky : tvary, rozměry, materiály, způsoby výroby, stavy povrchu, odchylky od jmen. hodnot (ve volném i zamontovaném stavu (10) Znakové konstrukční vl. (charakteristiky) TS - Tg princip a způsob - akční místa půs. na operand - transformační operace - podmínky půs. na operand - použitelnost TS - funkční a orgánová strutura - prac. princ.a způs.TS - principy „form-giving“, apod. REFLEKTOVANÉ VLASTNOSTI TS Obr.: Princip závislostí mezi doménami vlastností TS při konstruování [Hubka&Eder 1988]  [Hosnedl 2013] 21.02.2015 24 © S. Hosnedl 

REFLEKTOVANÉ VLASTNOSTI TS DESKRIPTIVNÍ VLASTN. TS Poznatky pro konstruování a design technických produktů z hlediska vlastností 4 Domény a třídy vlastností TS, vztahy mezi nimi POTŘEBNÉ VTAHY MEZI TŘÍDAMI VLASTNOSTÍ TS A MEZI VLASTNOSTMI TS (1) Vlastnosti k Provoz. fun./účink. - provoz (2) Vlastnosti k Provozuschopnosti (4b) Vlastnosti k ost. Tech. systémům (Σ TS: TS & AR TS Env) - výroba (4c) Vlastnosti - distribuce (4d) Vlastnosti - likvidace (6) Vlastnosti k Informač. systémům (Σ IS: IS & AR IS Env) - všechny etapy LC (!) (4a) Vlastnosti k ost. Tech. systémům - předvýr. etapy (5) Vlastnosti k Akt.&Reakt. Přírodním systémům (AR NS: AR NS Env) (3) Vlastnosti k Člověku (lidem) (a ost. živ. bytostem) (Σ HuS: HuS & AR HuS Env) (7) Vlastnosti k Manaž. systémům (Σ MgS: HuS & AR MgS Env) REAKTIVNÍ VLASTNOSTI TS (8) Obecné konstrukční vlastnosti - pevnost - odolnost proti opotřebení - tuhost - odolnost proti korozi - tvrdost - odolnost proti požáru - houževnatost - odolnost proti mrazu DESKRIPTIVNÍ VLASTNOSTI TS (9) Definiční (elementární )konstrukční vlastnosti - konstrukční struktura: prvky, uspořádání prvky : tvary, rozměry, materiály, druhy výroby, stavy povrchu, odchylky od jmen. hodnot (ve volném i zamontovaném stavu (10) Znakové konstrukční vl. (charakteristiky) TS - Tg princip a způsob - akční místa půs. na operand - transformační operace - podmínky půs. na operand - použitelnost TS - funkční a orgánová strutura - prac. princ.a způs.TS - principy „form-giving“, apod. REFLEKTOVANÉ VLASTNOSTI TS Vlastnosti k Provozním funkcím/účinkům Vlastnosti k Provozuschopnosti: - spolehlivost - životnost - vhodnost pro údržbu - potřeba místa - apod. Vlastnosti k ost. Tech.syst. - výroba Vlastnosti k Informačním systémům REFLEKTOVANÉ VLASTNOSTI TS - tuhost - odolnost proti mrazu - odolnost proti žáru - odolnost proti korozi - odolnost proti opotřebení - tvrdost - pevnost - stavební struktura: prvky rozměry - prvky: tvary uspořádání materiály způsoby výroby stavy povrchu odchylky od jmen. hodnot. Obec. konstr. vlastn. TS Defin. konstr. vlastn. TS Pozitivní vztah Negativní vztah - ergonomie - zdravotní bezpečnost Vlastnosti k Člověku (a ost.živ.bytostem): Vlastnosti k ost. Tech.syst. - distribuce Vlastnosti k ost. Tech.syst. - likvidace Vlastnosti k Manažerským systémů - apod. Vlastnosti k ost. Tech.syst. - předvýr. etapy Vlastnosti k Akt.&Reakt. Přírodním systémům í Znak.vlast.n - technologický pricip a způsob - pracovní princip - funkční struktura - orgánová struktura DESKRIPTIVNÍ VLASTN. TS REAKTIVNÍ VLASTN. TS - vzhled (zde zobrazeno jen formálně) Obr.: Princip vztahů mezi třídami vlastností TS a mezi příslušnými vlastnostmi [Hubka&Eder 1988]  [Hosnedl 20013] 21.02.2015 25 © S. Hosnedl 

DESIGN A KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ KKS/DKS POTŘEBNÉ LITERATURA [Eder&Hosnedl 2008] Eder, W. E., Hosnedl, S.: Design Engineering, A Manual for Enhanced Creativity. Boca Raton, Florida, USA: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2008, 588 s., ISBN 978-1-4200-4765-3 [Eder&Hosnedl 2010] Eder, W. E., Hosnedl, S.: Introduction to Design Engineering: Systematic Creativity and Management. Boca Raton, Florida, USA: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2010, 432 s., ISBN: 978-0-415-55557-9 [Hosnedl 2014] Hosnedl, S.: Systémové navrhování technických produktů. 2. vyd. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2014. 208 s. ISBN 978-80-261-0125-3 (elektronická verze). [Hosnedl&al 2012] Hosnedl, S., Dvořák J. a Kopecký M.:  Konstrukční a designérský návrh nemocničního lůžka pro intenzivní péči Case study. 1. vyd. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2012. 60 s. ISBN 978-80-261-0135-2  (elektronická verze). [Hubka 1995] Hubka, V.: Konstrukční nauka, z “Engineering Design” (Zürich: Heurista, 1992) přel. Hosnedl, S. 2. přeprac. a dopl. vyd. Zürich: Heurista, 1995. 118 s. ISBN 80-90 1135-0-8. [Hubka&Eder 1988] Hubka, V., Eder, W.E: Theory of Technical Systems. Berlin Heidelberg: Springer - Verlag, 1988, (2. vyd. něm. 1984) ISBN 3-540-17451-6 [Hubka&Eder 1996] Hubka,V., Eder, W.E.: Design Science. London, Springer,1996, ISBN 3-540-19997-7 [ČSN-EN-ISO-9001 (2009) 2010] ČSN EN ISO 9001 (idt ISO 9000:2008 - Czech version of the European Standard EN ISO 9000:2008): Systémy managementu kvality – Požadavky (Quality management systems – Requirements). Praha: Český normalizační institut (2009), 2010 Poznámka: - Případná další speciální, zde neuvedená literatura – viz [Hosnedl 2012] 21.02.2015 © S. Hosnedl 26  26

Děkuji Vám za pozornost 27