-תכן קונספטואלי בין תחומי- CROSS DOMAIN CONCEPTUAL DESIGN שם: רומן ד.ר. גורודצקי מנחה: ד"ר עופר שי

1. הפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן THE IBY AND ALADAR FLEISCHMAN FACULTY OF ENGINEERING בית הספר להנדסה מכאנית DEPARTMENT OF SOLID MECHANICS, MATERIALS AND SYSTEMS -תכן קונספטואלי בין תחומי-CROSS DOMAIN CONCEPTUAL DESIGNשם: רומן ד.ר. גורודצקימנחה: ד"ר עופר שי

2. העברת רעיונות לתכן מתחום הנדסי אחד לשני תחום המבנים: תחום החשמל: רעיון תחום ההידראוליקה:

3. העברת מידע הנדסי באמצעות מודלים גרפיים מודלים מתמטיים תחום -1 תחום -2 א. טופולוגיה של המערכת ב. תכונות הנדסיות של האלמנטים.

4. שלבי תכן הנדסי ! רעיון ! ! רעיון ! ! מוצר ! תכן קונספטואלי Conceptual Design תכן מפורט Detailed Design פרמטרים תכנוניים Design Parameters פרמטרים ייצוריים Process Variables דרישות פונקציונאליות Functional Requirements 1.-------------- 2.-------------- 3.-------------- . . . N.----------- תרשימים סקיצות שרטוטי ייצור הוראות ייצור והרכבה רשימת דרישות

5. מטרות המחקר 1. פתוח שיטה לתכן (העברת קונספטים). א. התמקדות בפונקציונאליות. ב. הטופולוגיה וגיאומטריה. ג. קונספטים קיימים בתחומים הנדסיים אחרים. ד. העברת מידע הנדסי בעזרת מודלים מתמטיים. 2. פיתוח בין תחומי של אלמנטים יסודיים מתחומי המכאניקה והאלקטרוניקה.

6. שיטות תכן: שיטת ממוחשבות Computational Methods שיטות מסורתיות Cognitive Methods Enumeration סינתזה קינמטית סיעור מוחות (Brain Storming) Genetic Algorithm אנליזה מורפולוגית B.G Chunks Agent Based Method חשיבה המצאתית (TRIZ ) תכן אקסיומתי (Num Suh) תכן בעזרת אנאלוגיה

7. פוטנציאלים/זרימות אלמנט f זרם חשמלי ספיקת זורם כוח D מומנט כסף מתח חשמלי הזזה הפרש מהירויות הפרש לחצים

8. שיטות תכן בעזרת ייצוג גרפי: 1. ייצוג משותף 2. ייצוג דואלי 3. שיפור מערכת בעזרת ייצוג משותף 4. ייצוגמשולב 5. הרכבת ייצוג ידוע ממודולים ידועים

9. שיטת ייצוג משותף: ? חיפוש פתרון בתחומים הנדסיים אחרים: בעיה הנדסית בתחום הנדסי מקורי ייצוג הבעיה בעזרת פוטנציאלים/זרימות א. בניית ייצוג גרפי לפיתרון מימוש הגרף בתחום הנדסי מקורי ב. ג. ! g ת.

10. ייצוג מערכת הנדסית (טרנספורמטור) בעזרת גרף: כל אלמנט בעל פוטנציאל אחיד מיוצג על-ידי צומת כל קשר בין אלמנטים מיוצג על-ידי קשתות.

11. ייצוג –גרף פוטנציאלים משותף של טרנספורמטורים מתחומים שונים בנוסף להעברת המבנה עוברת ההתנהגות של המערכת גרף עם 3 צמתים בעלי פוטנציאלים שונים, 2 קשתות רגילות וקשת תמסורת. פוטנציאל = מתח פוטנציאל = מהירות מערכת עם 3 אלמנטים עם מהירויות זויותיות שונות. קשת תמסורת מתאימה ליחס בין הקטרים. פוטנציאל = לחץ מערכת עם 3 מקומות בעלי פוטנציאלים שונים. קשת תמסורת מתאימה ליחס בין הליפופים. מערכת עם 3 מקומות ללחצים שונים. קשת תמסורת מתאימה ליחס בין השטחים.

12. נניח כי קיימות N מערכות הנדסיות המיוצגות כולן על-ידי אותו ייצוג, ולאחת מהן יש תכונה מיוחדת. 1 2 3 4 N העברת תכונות בין מערכות הנדסיות להן אותו גרף משותף G ניתן להעביר תכונה זו ליתר המערכות דרך הגרף המשותף.

13. דוגמה להעברת שיטת מתחום נתון (גג"ש) לתחומים אחריםמשפט וויליס

14. העברת שיטת וויליס ממכניקה דרך הייצוג המשותף להידראוליקה וחשמל שינוי צומת הייחוס מ- 0 ל- 1. 1 פלנטרית מכאנית פלנטרית הידראולית פלנטרית חשמלית

15. שיטת ייצוג דואלי: ? חיפוש פתרון לבעיה דואלית בתחומים הנדסיים אחרים: בעיה הנדסית בתחום הנדסי מקורי ייצוג הבעיה בעזרת פוטנציאלים/זרימות ייצוג בעיה דואלית: א. בניית ייצוג גרפי לפיתרון בניית גרף דואלי ב. מימוש הגרף הדואלי בתחום המקורי ג. ! g* g ת.

16. תהליך בניית הגרף הדואלי: לכל פאה מתאים צומת ולהפך. קשת המפרידה בין 2 פאות סמוכות מחברת בין 2 הצמתים המתאימים בגרף הדואלי. Cut הפרש פוטנציאלים בפרימלי עובר לזרימה בדואלי ולהפך.

17. תכן מערכות להגבר כח, ספיקה וזרם באמצעות גרף דואלי I F q i -(R1/R2)F X -(N2/N1)i -(A1/A2)q זרימה = כוח זרימה = ספיקה זרימה = זרם חשמלי

18. שיפור מערכת בעזרת גרף משותף: G0’ G0 g g S1 S2 Sn S0 s S0’ S1’ S2’ S4’

20. בדיקה התנהגותית של מערכות הדיפרנציאל

21. פתרון בעיה הנדסית בעזרת מעבר לתחום הנדסי אחר M 2w q מומנט 2P q=0 דיפרנציאל

22. מערכת דואלית לדיפרנציאל FIX FIV דיפרנציאל זרמים FVX דיפרנציאל כוחות דיפרנציאל ספיקות

23. פיתוח קונספטים חדשים: G מצמד חד-כיווני SCR מכאני טרנזיסטור מכאני JFET מכאני מגבר שרת מכאני

24. טרנזיסטור- BJTBipolar Junction Transistor d D wCC

25. טרנזיסטור BJT במערכת מכאנית סיבובית מקור הספק חיצוני מבוקר מגבר מומנט אקטיבי מומנט מתקבל במוצא מומנט מופעל בכניסה מהירות במוצא = מהירות בכניסה

26. הסבר אופן הפעולה של טרנזיסטור מכאני תאור המערכת – חלק C מונע על-ידי מנוע חיצוני מסירת אנרגיה מהמקור החיצוני C אשר מסתובב בכיוון הפוך. גוף E קיבל הספק מגוף C שגורם לגוף E לנוע שמאלה. כתוצאה מהעומס החיצוני גוף E נע ימינה. התהליך חוזר על עצמו ומתקבל תהליך מחזורי של מגע (קבלת הספק) וניתוק.

27. מגבר שרתOperational Amplifier VCC V1 V3 =A(V1-V2) 0 V2 A~10,000 0 VEE

28. פיתוח מגבר שרת מכאני Vcc Vee מקור הספק חיצוני מבוקר מהירות כניסה 1 מגבר הפרש מהירויות אקטיבי מהירות מוצא מהירות כניסה 2 wEE wCC מומנט במוצא לא מוגבל לא נידרש מומנט בכניסה !

29. מישר סיליקון מבוקר- SCR wA wA wG

30. המשך מחקר ומסקנות: • הפעלת השיטה על תחומים הנדסיים נוספים ולא הנדסיים: כלכלה, תעשייה וניהול. • פיתוח תוכנה לקבלת קונספטים הנדסיים ממוחשבת. (מתמטיקה דיסקרטית היה הבסיס במדעי המחשב). מסקנות: • הקונספטים המתקבלים על ידי שיטת התכן הבין תחומי לא תמיד נמצאים כיעילים מבחינה מעשית בתחום המקורי של בעיית התכן. • תכן בין תחומי מאפשר קבלת קונספטים חדשים ולא ידועים. • תכן בין תחומי מקדם את תהליך התכן ההנדסי להיות יותר שיטתי. • בחירת ייצוג מינימאלי של תכן מתברר כיעיל יותר ליישומו המעשי בתחום אחר.

31. מערכות נוספות שפותחו בעזרת תכן בין תחומי: תודה.