CHUONG 1

1. Quá trình thiết kế là gì ?

Thiết kế là quá trình sáng tạo ra một sản phẩm hoặc một hệ thống sản phẩm (hoặc một quy trình công nghệ), thoả mãn một tập hợp các yêu cầu đã đặt ra, bằng việc sử dụng bất kỳ nguồn lực nào sẵn có, miễn sao cuối cùng đạt đ¬ợc lợi ích hoặc tổng chi phí nằm trong giới hạn cho phép. Đó là một quá trình đa giải pháp và th¬ờng tạo thành một chu trình lặp.

• Sản phẩm có thể đơn giản chỉ là một chi tiết máy ví dụ bu lông..., có thể phức tạp nh¬: ô tô, máy bay, tên lửa...

• Yêu cầu đặt ra: Tr¬ớc hết là yêu cầu của ng¬ời dùng: chất l¬ợng tốt -giá thành rẻ - mẫu mã đẹp - dễ sử dụng - dễ bảo d¬ỡng, sửa chữa - an toàn trong sử dụng ...và luôn thay đổi theo thời gian, khu vực địa lý, theo từng dân tộc , theo lứa tuổi....

• Yêu cầu của nhà sản xuất cũng rất đa dạng và khắt khe: chi phí thấp nhất, chế tạo , lắp ráp dễ dàng đối với điều kiện cụ thể của công ty, tổng thời gian từ lúc thiết kế đến khi bán sản phẩm ngắn nhất,dễ dàng cải tiến nâng cấp thành seri mới hơn... tạo đựơc uy tín cao với khách hàng, phát triển và nâng cao đ¬ợc th¬ơng hiệu.

• Nguồn lực sẵn có bao gồm đội ngũ cán bộ chuyên môn kỹ thuật có đủ năng lực, nguồn vốn, khả năng huy động vốn từ các ngân hàng, từ các cổ đông...; cơ sở vật chất, thiết bị máy móc, khả năng về công nghệ, nguồn mua nguyên vật liệu...

• Lợi ích (lợi nhuận) phải xem xét tới lợi ích tr¬ớc mắt và lâu dài...

• Khả năng thu thập và xử lý thông tin từ phía khách hàng, thông tin khoa học và công nghệ tiên tiến hoặc từ phía các đối tác, đối thủ cạnh tranh....

2. Những yếu tố phải xem xét kỹ l¬ỡng khi xây dựng một dự án kỹ thuật, Thử phân tích một dự án kỹ thuật ví dụ dự án xây dựng đ¬ờng Hồ Chí Minh, dự án xây dựng nhà máy điện nguyên tử ở Việt Nam, dự án xây dựng nhà máy thuỷ điện Sơn la ...

Tr¬ớc khi bắt đầu thiết kế (đặc biệt đối với dự án lớn), đội ngũ thiết kế phải tìm kiếm, xử lý rất nhiều thông tin thuộc các lĩnh vực khác nhau; và nhiều khi phải tiến hành khảo sát thăm dò, nghiên cứu khoa học...

Ví dụ các dự án kỹ thuật: Thiết kế xây dựng nhà máy thuỷ điện Sơn la

- Chính trị-Chính sách: (Politics) Sự ổn định ? ảnh h¬ởng đến đầu t¬ ?

- Luật (Law):Luật đầu t¬, luật doanh nghiệp, luật tài chính-ngân hàng, luật lao động, luật đất đai...sự phù hợp?

- Xã hội học: (Sociology):Cấu trúc dân số, dân tộc, mức độ giàu nghèo..?

- Lịch sử (History): phong tục, văn hoá, tín ng¬ỡng của địa ph¬ơng, lịch sử về các sản phẩm đã tồn tại...?

- Yếu tố con ng¬ời (Human Factor): Nhân trắc học, công thái học, ảnh h¬ởng tới sức khoẻ, môi tr¬ờng ?

- Kinh tế (Economics):của địa bàn, khả năng tài chính của công ty..??

- Khoa hoc-công nghệ (Science and Technology): Tiềm lực của công ty?

3. Các dạng sản phẩm theo TCVN 3813:1983?

-Sản phẩm là đối t¬ợng của sản xuất đ¬ợc chế tạo tại xí nghiệp

-Sản phẩm đ¬ợc chia ra:

+Sản phẩm sản xuất chính - Là sản phẩm dùng để cung cấp (bán). Ví dụ ôtô là sản phẩm của nhà máy ôtô. Một công ty có thể có nhiều sản phẩm để bán.

+Sản phẩm sản xuất phụ - Là sản phẩm dùng riêng ở nhà máy, công ty.. nhằm cung cấp các thiết bị công nghệ cho sản xuất của bản thân nhà máy. Ví dụ đồ gá, dao cắt, dụng cụ đo...

-Sản phẩm có các dạng sau:

+Chi tiết: Sản phẩm đ¬ợc chế tạo từ một loại vật liệu, không có nguyên công lắp. Ví dụ: Đai ốc, trục, bánh đai, bánh răng...

+Đơn vị lắp: Sản phẩm đ¬ợc chế tạo bằng cách lắp ghép nhiều bộ phận hoặc chi tiết với nhau ở nhà máy chế tạo. Ví dụ: Động cơ ôtô, máy cắt kim loại, hộp giảm tốc...

+Tổ hợp: Hai hoặc nhiều sản phẩm không đ¬ợc lắp ráp với nhau tại một nhà máy, nh¬ng dùng để phục vụ các chức năng chung. Ví dụ: Dàn khoan, dây chuyền tự động...

+Bộ: Hai hoặc nhiều sản phẩm không lắp ráp với nhau tại nhà máy, nh¬ng dùng để thực hiện các chức năng phụ: Ví dụ: Bộ dụng cụ và phụ tùng, bộ các thiết bị đo đi kèm....

+Sản phẩm mua: Là sản phẩm không đ¬ợc chế tạo tại nhà máy mà phải mua ở nơi khác d¬ới dạng thành phẩm (Trừ sản phẩm ở dạng hợp tác sản xuất).

4. Các thành viên trong một đội thiết kế (Design Team)? Hãy phân biệt nhiệm vụ và mối quan hệ của các thành viên đó.

- Nhà khoa học (Scientist) th¬ờng là nhà nghiên cứu lý thuyết hoặc thực nghiệm, để tìm ra các nguyên lý, định luật của tự nhiên, chứ không tập trung vào việc áp dụng các phát minh để chế tạo ra các sản phẩm. Có những phát minh của họ ch¬a thể áp dụng đ¬ợc ngay mà phải chờ đợi thời gian !

- Kỹ s¬ (Engineer) là những ng¬ời đ¬ợc đào tạo về khoa học cơ bản, kỹ thuật cơ sở và kỹ thuật chuyên ngành trong một lĩnh vực nào đó, nhằm chuẩn bị tiềm năng để áp dụng các phát kiến của các nhà khoa học vào đời sống, nghĩa là biến các "tài nguyên" sẵn có ở dạng thô thành các sản phẩm cụ thể. Trên thực tế có những kỹ s¬ sau nhiều năm học tập, nghiên cứu lại trở thành nhà khoa học.

- Kỹ s¬ công nghệ (Technologist) là những ng¬ời đ¬ợc đào tạo nh¬ kỹ s¬, nh¬ng tập trung vào vấn đề lập kế hoạch sản xuất, thiết kế các quy trình công nghệ chế tạo và điều hành quá trình sản xuất tại nhà máy, công ty.

- Kỹ thuật viên: (Technician) đ¬ợc đào tạo ở mức thấp hơn kỹ s¬ (th¬ờng tốt nghiệp các tr¬ờng cao đẳng kỹ thuật hệ 3 năm), là ng¬ời trợ giúp cho kỹ s¬ và nhà công nghệ có cùng ngành học . Họ là cầu nối giữa nhà công nghệ và thợ lành nghề

- Công nhân lành nghề (Craftmen) là những ng¬ời trực tiếp chế tạo sản phẩm đ¬ợc thiết kế bởi kỹ s¬ và nhà công nghệ, họ đ¬ợc đào tạo ở các tr¬ờng công nhân kỹ thuật từ 2-3 năm và rất đa dạng nghề đào tạo

- Nhà thiết kế mẫu (Designer) - Có thể là kỹ s¬, nhà công nghệ, các nhà phát minh,hoặc các nhà thiết kế công nghiệp. Họ không nhất thiết phải đ¬ợc đào tạo cơ bản nh¬ kỹ s¬, nh¬ng họ có tài năng nổi trội về đễ xuất các giải pháp sáng tạo.Ví dụ Edinson mặc dù không phải kỹ s¬ nh¬ng đã có hàng ngàn phát minh. Gần đây ở Việt nam có anh Hai Lúa, thần đèn dời nhà...

- Nhà tạo kiểu dáng (Stylist): Là ng¬ời tạo ra mẫu hình dáng bề ngoài hoặc không gian chiếm chỗ của một bộ phận nào đó. Ví dụ tạo dáng mới cho ô tô, xe máy...sao cho thu hút đ¬ợc khách hàng, hợp thời trang. Họ là những ng¬ời có khả năng thẩm mỹ cao, nắm bắt đ¬ợc sở thích của ng¬ời dùng, có khả năng phân biệt một cách tinh tế các kiểu dáng khác nhau. Họ th¬ờng tốt nghiệp các tr¬ờng đại học mỹ thuật công nghiệp.

5. Phân biệt sự khác nhau giữa thiết kế chức năng (Function Design) và thiết kế thẩm mỹ (EastheticDesign). Nêu ví dụ cho thấy tầm quan trọng của thiết kế thẩm mỹ trong điều kiện nền kinh tế thị tr¬ờng ?

-Thiết kế thẩm mỹ (Easthetic Design) là thiết kế về kiểu dáng, mẫu mã công nghiệp sao cho hợp thời trang, bắt mắt ng¬ời dùng, thu hút đ¬ợc khách hàng. Ngày nay ng¬ời dùng đòi hỏi sản phẩm không chỉ là đủ bền, rẻ, mà kiểu dáng phải đẹp, hợp thời trang, dễ sử dụng, dễ sửa chữa thay thế.... Có thể nêu ra nhiều ví dụ sản phẩm dù đã đủ bền và rẻ nh¬ng kiểu dáng xấu vẫn rất khó bán, nhất là các loại hàng tiêu dùng ! Thiết kế thẩm mỹ gắn liền với:

+Hình dáng, kiểu dáng bên ngoài

+Kiểu dáng bên ngoài và sự hợp lý của các phần rỗng bên trong

+Ьờng nét thanh mảnh

+Tính cân đối, hài hoà giữa các bộ phận

+Màu sắc phù hợp với sở thích của ng¬ời dùng (theo từng lứa tuổi, dân tộc, trình độ nhận thức thẩm mỹ, và theo thời gian ...)

-Thiết kế chức năng là thiết kế đảm bảo các yêu cầu về tính năng của sản phẩm ví dụ: công suất, tốc độ, độ ổn định, độ bền tĩnh, độ bền mỏi, độ bền mòn, khả năng chịu sự thay đổi của nhiệt độ, thời tiết, độ an toàn, thuận lợi trong sử dụng...

+Thiết kế chức năng là nhiệm vụ chính của các kỹ s¬ trong đội thiết kế

+Thiết kế chức năng ngày nay luôn luôn đi song hành với thiết kế thẩm mỹ, đôi khi chịu sự chỉ đạo, ràng buộc của thiết kế thẩm mỹ

+Để thiết kế tốt phải luôn thu thập và xử lý thông tin từ phía khách hàng, thu thập và phân tích dữ liệu tại các trạm bảo d¬ỡng, sửa chữa

+Các kỹ s¬ thiết kế phải liên tục đ¬ợc cập nhật các thông tin về công nghệ mới, vật liệu mới và thông tin về kỹ thuật của các đối tác, đối thủ cạnh tranh...

CHUONG 2

1. Phân loại CAD? Kể tên một số phần mềm CAD thông dụng

Theo phần cứng (By Hardware):

CAD dựa trên máy tính cỡ lớn (Mainframe based)

CAD dựa trên máy trạm (Workstation based)

CAD dựa trên máy tính cá nhân (PC based)

Theo từng ứng dụng (By Applications)

CAD dùng cho kỹ thuật cơ khí (Mechanical Engineering)

CAD dùng cho thiết kế bảng mạch và mạch điện (Circuit Design & Board Layout)

CAD dùng cho thiết kế kiến trúc và xây dựng (Architectural Design & Construction) Engineering

CAD dùng cho lĩnh vực bản đồ (Cartography)

Theo ph¬ơng pháp mô hình (By Modeling Method)

CAD dùng để vẽ 2D (2D Drafting)

CAD dùng để vẽ 3D (3D Drawing)

CAD dùng để thiết kế mô hình mặt (Surface Modeling)

CAD dùng để thiết kế mô hình vật đặc 3D (3D Solid Modeling)

2. Phần cứng của CAD gồm những thiết bị nào ?

Thiết bị nhập (Input Devices)

 Các loại chuột (Mouse)

 Bàn phím (Keyboard)

 Bảng số hoá (Digitizer)

 Máy quét hình (Image Scaner)

 Bút quang (Optical pens)

 Màn hình tiếp xúc (Touch Sensitive Screen)

 Cần điều khiển (Joystick)

 Nhập dữ liệu bằng tiếng nói (Voice Data Entry)

2- Thiết bị xuất (Output Devices)

 Màn hình (Monitor)

 Màn hình t¬ơng tự (Analog Monitor)

 Màn hình số (Digital Monitor)

 Màn hình phẳng (Flat Monitor): Bảng Plasma & Màn hình tinh thể lỏng LCD

 Máy in (Máy in kim, Máy in Laser)

 Máy vẽ

 Loại phun mực

 Loại dùng bút vẽ

 Loại tĩnh điện

 Loại nhiệt sáp

 Loại Laser

 Thiết bị tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) theo công nghệ tạo hình lập thể (SLA = StereoLitography Apparatus)

3. Nguyên lý chung của các thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể?

Nguyên lý làm việc của thiết bị tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping):

 Mô hình 3D CAD sau khi tạo ra đ¬ợc l¬u lại d¬ới dạng tệp *.stl hoặc d¬ới dạng *.iges

 Chuyển dữ liệu đó sang thiết bị tạo mẫu nhanh.

 Tại đây có một phần mềm riêng sẽ cắt mô hình 3D đó thành rất nhiều lớp mỏng (Layer), chiều dày lớp có thể tới 0,0127mm

 Máy tạo mẫu sẽ "xếp" từng lớp liên tiếp chồng lên nhau từ lớp đầu tiên đến lớp cuối cùng. Kết quả là sẽ thu đ¬ợc vật thể thật.

 Ph¬ơng pháp này th¬ờng áp dụng cho những chi tiết máy t¬ơng đối nhỏ và có cấu tạo khá phức tạp mà ph¬ơng pháp đúc truyền thống rất khó hoặc không thể làm đ-ợc.

 Tuỳ theo công nghệ sử dụng, ví dụ thiêu kết (sintering), nóng chảy (fused deposition)...mà các lớp đ¬ợc "xếp và gắn chặt với nhau thành một khối rắn" để tạo thành chi tiết.

4. Cơ sở dữ liệu là gì ? Hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì ?

 Cơ sở dữ liệu:

Trong CAD phải l¬u trữ các thông tin hình học về điểm, đ¬ờng thẳng, mặt phẳng, khối rắn...làm thế nào để biểu diễn đ¬ợc các thông tin về các dữ liệu đó để máy tính có thể hiển thị ra các đối t¬ợng hình học ?

Tập hợp các dữ liệu trên đ¬ợc l¬u trữ trong máy tính theo một quy định nào đó đ¬ợc gọi là cơ sở dữ liệu (Data Base).

 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Phần mềm có thể xử lý, thay đổi dữ liệu gọi là hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Data Base Management System = DBMS).Ví dụ phần mềm Foxpro, Access ...

5. Các mô hình cơ sở dữ liệu ? Giải thích ?

Mô hình máy tính của một đối t¬ợng trong CAD bao gồm 3 loại thực thể: Dữ liệu + Giải thuật + Cấu trúc. Dữ liệu là thành phần cơ bản nhất trong việc biểu diễn mô hình, nó có thể chứa các con số, các ký tự hoặc các chỉ thị khác. Giải thuật dùng để thao tác, xử lý thay đổi dữ liệu. Cấu trúc là khía cạnh rất quan trọng của cơ sở dữ liệu, là ngân hàng thông tin cần đ¬ợc xử lý, kết quả xử lý đ¬ợc l¬u trữ để sử dụng sau này. Cấu trúc càng chặt chẽ thì độ phức tạp của giải thuật càng giảm.

Các mô hình CSDL

 Mô hình quan hệ

 Mô hình phân cấp

 Mô hình mạng

 Mô hình quan hệ

Chứa dữ liệu biểu diễn quan hệ đ¬ợc l¬u trữ trong các File truy xuất ở dạng tuần tự. Ví dụ đa giác trên hình bên đ¬ợc mô tả bàng 3 mối quan hệ sau đây:

Điểm biểu diễn toạ độ các đỉnh. Ьờng cho bởi điểm đầu và điểm cuối. Mặt S1 cho bởi các đ-ờng biên từ E1 đến E6

 Mô hình quan hệ có ¬u điểm là luôn đồng bộ và rất mềm dẻo khi thao tác các mối quan hệ và dữ liệu. Tuy nhiên nó đòi hỏi số l¬ợng lớn sự lựa chọn để thi hành

 Mô hình phân cấp

Có cấu trúc dạng cây, gồm các phần tử có thứ bậc gọi là nút (Node). Đỉnh của cây gọi là nút gốc (Root). Sự phân cấp tính từ nút gốc trở xuống tạo thành các mức (Level) khác nhau. Các phần tử ở mức d¬ới chỉ liên kết với một phần tử ở mức trên. Mô hình phân cấp có ¬u điểm là đơn giản và nhanh. Nh¬ợc điểm là chỉ một vài quan hệ trong thế giới thực đ¬ợc phân cấp rõ ràng, ngoài ra th¬ờng tạo nên sự d¬ thừa và không đồng bộ dữ liệu

 Mô hình mạng

Có mối quan hệ "Nhiều - Nhiều" giữa các phần tử, nghĩa là các phần tử ở mối mức có thể liên kết với nhiều phần tử khác. Mô hình này quá phức tạp về mặt cấu trúc lẫn số l¬ợng các ch¬ơng trình thể hiện nó.

6. Cấu trúc tĩnh, cấu trúc động là gì ?

Các CSDL nêu ở trên đ¬ợc tạo nên bởi các cấu trúc cơ sở. Các cấu trúc dữ liệu đ¬ợc chia thành cấu trúc tĩnh và cấu trúc động.

 Cấu trúc tĩnh chứa dữ liệu cố định đ¬ợc định nghĩa tr¬ớc và chiếm vị trí cố định trong bộ nhớ.Ví dụ mảng tĩnh (Array) trong ngôn ngữ Pascal. Mảng th¬ờng đ¬ợc dùng để mô tả các đối t¬ợng có hình dáng không thay đổi. Thao tác trên mảng gồm có: Duyệt - Truy xuất và xử lý mỗi phần tử của mảng, mỗi lần chỉ một phần tử. Chèn - Thêm một phần tử mới vào danh sách, chèn vào giữa danh sách gây tốn kém về mặt tính toán. Xoá - Loại bỏ một phần tử trong danh sách.

 Cấu trúc động là cấu trúc mà giá trị của các phần tử, thậm chí bản thân dạng cấu trúc có thay đổi khi tính toán.Ví dụ danh sách liên kết thuộc loại cấu trúc động. Danh sách liên kết là tập hợp các phần tử dữ liệu, gọi là các nút, đặt trong một trật tự tuyến tính tạo bởi các con trỏ. Con trỏ cung cấp một tham chiếu hoặc một địa chỉ tại đó dữ liệu đ¬ợc l¬u trữ, con trỏ đựoc sử dụng để biểu diễn hiệu quả các cấu trúc dữ liệu phức tạp và để giải quyết mảng đơn giản hơn.

7. Vẽ sơ đồ giải thích cấu trúc cây nối chung và cấu trúc cây nhị phân ?

Cấu trúc cây

Cây là cấu trúc không tuyến tính dùng để biểu diễn dữ liệu có mối quan hệ phân cấp. Mỗi phần tử trong cấu trúc cây gọi là nút (Node). Nút trên cùng gọi là nút gốc (Root Node). Các nút còn lại theo phân cấp cha - con (Parent - Child). Các nút ngang cấp gọi là nút anh em (Sibling)

 Nếu nút cha có 4 nút con thì gọi là cây tứ phân (Quadtree)

 Khi nút cha có hai nút con thì đó là cây nhị phân (Binary). Cây nhị phân đ¬ợc sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng mô hình hoá hình học khối rắn nhờ các phép toán đại số Boole: Cộng (Union); Trừ (Subtract, Different) và Giao (Intersect). Loại biểu diễn này gọi là hình học khối rắn cấu trúc (CSG)