Giải quyết một bài toán thiết kế là một quá trình đưa ra các quyết định dựa trên các thông tin thay đổi trong suy nghĩ của người thiết kế.. Quá trình xử lý thông tin tiến hành thông qua
Trang 1Người thiết kế và nhóm thiết kế
Thiết kế là sự kết hợp của các quá trình kỹ thuật, nhận thức và xã hội Chúng ta sẽ tìm hiểu quá trình nhận thức cá nhân trong thiết kế sản
phẩm cơ khí thông qua mô hình xử lý thông tin cho thấy trí nhớ hình thành trong người thiết kế như thế nào
Tiếp theo mô hình xử lý thông tin của quá trình nhận thức cá nhân,
chúng ta cũng sẽ nghiên cứu khía cạnh xã hội trong quá trình thiết kế - làm việc theo nhóm
1 Mô hình “hệ thống xử lý thông tin”?
Giải quyết một bài toán thiết kế là một quá trình đưa ra các quyết
định dựa trên các thông tin thay đổi trong suy nghĩ của người thiết kế
Mô hình “hệ thống xử lý thông tin” mô tả hệ thống thần kinh dùng để
giải quyết tất cả các dạng bài toán
Trang 2Quá trình xử lý thông tin tiến
hành thông qua sự tương tác
lẫn nhau giữa hai môi trường:
Môi trường bên ngoài (giấy,
bút, tranh ảnh, số liệu máy
tính và bất cứ vật dụng gì có
thể hỗ trợ giải quyết vấn đề)
Và môi trường bên trong (lưu
trữ và xử lý thông tin bên
trong bộ não con người ) là
trí nhớ con người,
Tồn tại hai dạng bộ nhớ khác nhau trong trí nhớ con người, đó là: bộ nhớ ngắn hạn (short -term memory), nó giống như bộ nhớ maý tính
(RAM)
Bộ nhớ dài hạn (long-term memory), tương tự như đĩa cứng máy tính
Trang 3Cung cấp thông tin cho hệ
thống này từ môi trường bên
ngoài là các bộ phận cảm
giác (sensors) như mắt, tai,
tay chân, vị giác
Ngõ ra của thông tin từ cơ
thể thông qua tay chân và
giọng nói
Bộ điều khiển có nhiệm vụ quản lý thông tin nhận được từ bộ phận
cảm giác truyền tới bộ nhớ ngắn, giữa bộ nhớ ngắn với bộ nhớ dài, và giữa bộ nhớ ngắn với phần xuất thông tin ra ngoài
Việc mô tả thông tin được xử lý trong hệ thống t i các ạ mảng thông
tin Các nhà thiết kế chuyên nghiệp hơn thì nội dung của các mảng
thông tin xử lý lớn hơn
Trang 4Có thể phân loại kiến thức trong một mảng thông tin như sau (Các l ai ọ kiến thức trong các mảng thông tin?):
1) Kiến thức tổng quát, là thông tin mà hầu hết mọi người biết đến và có
thể ứng dụng trong mọi lãnh vực Kiến thức này có được qua kinh nghiệm và qua việc học ở trường phổ thông Ví dụ, màu đỏ là màu sắc, số 4 thì lớn hơn số 3, lực tác dụng gây cho vật thể có gia tốc – đó là những kiến thức tổng quát
2) Những kiến thức chuyên biệt, là thông tin về hình dáng hay chức năng
của một vật thể hay nhóm vật thể Kiến thức này có từ học tập và kinh nghiệm trong công việc cụ thể Giáo dục ở nhà trường sẽ đặt nền móng để tiếp thu những kiến thức này Ví dụ, một cái bulông thì có đầu bulông, thân có ren, và đầu để vặn
3) Kiến thức mang tính lôgíc, là kiến thức cho công việc tiếp theo Kiến
thức này có từ kinh nghiệm, nhưng một số kiến thức lôgic dựa vào kiến thức tổng quát và kiến thức chuyên biệt khác Ví dụ minh họa, nếu
không có câu trả lời cho vấn đề X, thì phân tích X thành hai vấn đề độc lập nhỏ hơn, X1 và X2…
Để giải quyết một bài toán cơ khí, ta thường dùng đến kiến thức lôgíc.
Trang 51.1 Bộ nhớ ngắn hạn (Nh ng thu c tính c a Bộ nhớ ngắn h n?) ữ ộ ủ ạ
- Bộ nhớ ngắn là bộ phận xử lý thông tin chính trong não người nhưng không
có vị trí nhất định trong não
- Bộ nhớ ngắn cĩ tính nhanh nhạy cao nhưng không biết bao nhiêu phần của
bộ nhớ được dùng để xử lý thông tin: Các mảng thông tin được xử lý trong bộ nhớ ngắn trong khoảng thời gian 0,1 giây (Công việc xử lý thông tin bao
gồm các hoạt động: so sánh mảng thông tin này với mảng thông tin khác,
thay đổi các mảng thông tin bằng cách chia nó thành những phần nhỏ hơn,
tập hợp 2 hay nhiều mảng thành một mảng thông tin mới, thay đổi kích thước
hay hình dạng của mảng, đưa ra các quyết định về các mảng thông tin)
- Bộ nhớ ngắn có thể chứa đến 7 nhóm thông tin (± 2) (có nghĩa là một người có thể xử lý cùng lúc 7 nhóm thông tin) Ví dụ, một ý tưởng chỉ cĩ thể so
sánh với 2 hay 3 điều kiện ràng buộc một lần do bản thân ý tưởng đã chiếm một phần trong bộ nhớ.
- Những thông tin lưu trong bộ nhớ ngắn sẽ mờ dần đi và việc lặp đi lặp lại
một cách liên tục sẽ giữ lại những thông tin cần thiết.
- Chúng ta không nhận biết được điều gì đang xảy ra trong bộ nhớ ngắn khi
giải quyết một vấn đề nào đó.
Trang 61.2 Bộ nhớ dài hạn (Nh ng c i m chính c a Bộ nhớ dài h n?) ữ đặ đ ể ủ ạ
Bộ nhớ dài hạn giống như đĩa cứng máy tính nó lưu giữ thông tin thường xuyên 4 đặc điểm chính của bộ nhớ dài:
- Bộ nhớ dài dường như không có giới hạn, não của bất cứ người nào
cũng không thể đầy (khi học nhiều, ta sẽ tìm ra được phương pháp tổ chức thông tin hiệu quả bằng cách tái tổ chức các mảng thông tin)
-Bộ nhớ dài ghi nhận thông tin khá chậm, phải mất từ 2 đến 5 phút để
nhớ một thông tin đơn giản (học vấn đề mới mất nhiều thời gian)
Có thể khôi phục lại thông tin nhanh chóng từ bộ nhớ dài, nhanh hơn
nhiều so với đĩa cứng (có thể là 0.1 giây cho một mảng thông tin)
- Thông tin được lưu trữ trong bộ nhớ dài có thể được phục hồi ở nhiều mức độ trừu tượng khác nhau, bằng nhiều cách diễn đạt khác nhau và bằng nhiều hình thức khác nhau (cĩ thể phục hồi ở dạng thích hợp các thông tin cần thiết cho việc xử lý nó trong bộ nhớ ngắn)
Trang 71.3 Bộ điều khiển (Vai trị c a Bộ điều khiển v ủ à môi trường bên ngoài?)
- Bộ điều khiển cho phép mã hoá các thông tin tiếp nhận từ các giác quan hay các thông tin được phục hồi từ bộ nhớ dài để xử lý trong bộ nhớ ngắn
- Bộ điều khiển giúp mở rộng bộ nhớ ngắn bằng các ghi chú và các sơ
đồ, lưu các kết quả trong bộ nhớ dài, hay môi trường bên ngoài thông qua
giấy bút hay các hình ảnh đồ họa.
1.4 Môi trường bên ngoài
- Môi trường bên ngoài là nguồn thông tin, phương tiện phân tích, lưu trữ, giao tiếp và là phần mở rộng của bộ nhớ ngắn.
- Do bộ nhớ ngắn là bộ xử lý trung tâm có giới hạn, người thiết kế sử
dụng môi trường bên ngoài như là một bộ nhớ ngắn mở rộng bằng các ghi chú, các phác thảo ý tưởng và thông tin cần thiết khác để giải quyết bài toán
- Để cho bộ nhớ ngắn hữu dụng thì việc mở rộng phải chia sẻ các đặc
tính nhanh và khả năng lưu trữ thông tin cao Tốc độ xử lý và khả năng lưu trữ thông tin một cách mềm dẻo giúp người thiết kế có thể phát triển những sản phẩm phức tạp.
Trang 82 Diễn biến tâm lý trong quá trình thiết kế
(Làm thế nào để hiểu bài tĩan thiết kế; cách đưa ra lời giải, đánh giá lời giải của bài tĩan thiết kế và cách kiểm sĩat quá trình thiết kế?)
2.1 Hiểu rõ bài toán thiết kế
Xét bài toán lắp ghép: Thiết kế một mối ghép để gắn hai tấm thép
1045, dày 4mm rộng 6cm, chịu tải trọng trên mỗi tấm là 100N.
- Khi một bài toán được đọc ra, nó được phân thành các nhóm thông tin theo ý nghĩa trong bộ nhớ ngắn: “thiết kế mối ghép”, “gắn chặt hai
miếng”…
- Sau đĩ được so sánh với thông tin trong bộ nhớ dài để xem chúng có
ý nghĩa gì, mục đích là để có được các chức năng chính của thiết bị
(thông thường một vấn đề được nêu lên, đánh giá nhiều lần cho đến khi các chức năng chính được làm sáng tỏ)
Trong ví dụ trên chức năng chủ yếu là truyền tải trọng từ tấm thép này sang tấm khác thông qua mối ghép chịu tải
Trang 92.2 Tìm lời giải cho bài toán thiết kế
a Đưa ra các lời giải
- Để hiểu một bài toán thiết kế ta phải so sánh nó với thông tin trong bộ nhớ dài Để phục hồi thông tin trong bộ nhớ dài, ta cần truy tìm các
thông tin chứa trong đó, phương pháp hiệu quả nhất là truy tìm theo chức năng
- Đối với một số bài toán, nếu các thông tin truy cập thỏa mãn tất cả các yêu cầu của bài toán thì đó là lời giải của bài toán thiết kế
-Nếu bài tĩan thiết kế hoàn toàn mới và ta không tìm thấy lời giải nào
trong bộ nhớ dài? Khi đó ta sử dụng phương pháp ba bước giải: phân tích thành các bài toán nhỏ hơn, cố gắng tìm lời giải cho các bài toán nhỏ đó, sau cùng kết hợp các lời giải nhỏ để có một lời giải tổng thể
Các bài toán nhỏ là các thành phần chức năng được chia nhỏ từ bài toán tổng thể
-Phần sáng tạo của công việc thiết kế là kỹ năng phân tích bài toán và kết hợp các lời giải đã tìm được
Trang 10b Đánh giá lời giải
Công việc đánh giá bao gồm hai hành động: so sánh và ra quyết định
Trước khi ta đưa ra quyết định về ý tưởng (lời giải) cho bài toán thiết
kế, ta phải so sánh các đặc tính của ý tưởng với các quy luật tự nhiên, khả năng công nghệ và các yêu cầu của bài toán thiết kế, rồi mô
phỏng các ý tưởng cần thiết để hiểu nó đáp ứng như thế nào theo các yêu cầu trên
c Kiểm soát quá trình thiết kế
Quá trình nỗ lực giải quyết bài toán thiết kế làm nảy sinh những bài
toán con và người thiết kế thường tập trung sự chú ý về vấn đề thứ hai
khi chưa giải quyết xong bài toán thứ nhất
Do đó cần xây dựng một quy trình thiết kế để kiểm soát và định hướng
quá trình từ hiểu bài toán thiết kế cho đến ra quyết định về lời giải cho bài toán thiết kế
Trang 112.3 Tính cách cá nhân khi giải quyết vấn đề (Tự tìm hiểu)
2.4 Đặc điểm của người thiết kế sáng tạo (Nh ng ữ đặ đ ể c i m của người thiết kế sáng tạo?)
Một lời giải sáng tạo cho một bài toán phải thỏa mãn hai điều kiện:
nó phải giải quyết đúng vấn đề của bài toán và nó phải là mới nhất
(chưa từng biết đến)
1) Tính sáng tạo và trí thông minh Có một chút liên hệ giữa tính
sáng tạo và trí thông minh
2) Tính sáng tạo và khả năng tưởng tượng Những người kỹ sư sáng
tạo thường có khả năng tưởng tượng tốt để kiến tạo và tập hợp các hình ảnh hiện ra trong đầu họ
3) Tính sáng tạo và kiến thức Mô hình “hệ thống xử lý thông tin”
cho rằng tất cả các nhà thiết kế bắt đầu với những gì họ biết và biến đổi nó để thỏa mãn yêu cầu của bài toán cụ thể Do đó, để trở thành người thiết kế cơ khí sáng tạo, trước hết người thiết kế cơ khí phải có kiến thức về các sản phẩm cơ khí đang tồn tại
Trang 124) Tính sáng tạo và khả năng tổng hợp các lời giải từng phần các ý
tưởng mới phát sinh từ sự kết hợp các kiến thức đang có, khả năng phân tích và tổng hợp kiến thức này là đặc tính quan trọng của người
thiết kế sáng tạo Khả năng này thông qua thực hành công việc sẽ ngày càng tốt hơn
5) Tính sáng tạo và sự táo bạo Một đặc tính khác của người kỹ sư
sáng tạo là sự sẵn sàng nắm lấy các cơ hội tri thức Sợ làm sai, sợ mất
thời gian vô ích vào công việc thiết kế là tính cách của người thiếu sáng tạo
6) Tính sáng tạo và sự tuân thủ Người có tính sáng tạo thường là
những người không tuân thủ Có hai kiểu người không tuân thủ: Người không tuân thủ tích cực thường đấu tranh bảo vệ lập trường bởi vì họ nghĩ là họ đúng Người không tuân thủ tiêu cực thường đấu tranh chỉ
vì họ có quan điểm chống đối Người không tuân thủ tích cực có thể đưa ra những ý tưởng tốt; còn người không tuân thủ tiêu cực sẽ chỉ làm chậm tiến trình thiết kế Các kỹ sư có đầu óc sáng tạo thường là những
người không tuân thủ tích cực
Trang 137) Tính sáng tạo và kỹ thuật thiết kế Những người thiết kế có đầu óc
sáng tạo thường có nhiều cách giải quyết một bài toán Nếu quá trình mà
họ đang theo đuổi gặp trở ngại thì họ sẽ tìm đến những giải pháp kỹ thuật khác để thay thế
8) Tính sáng tạo và môi trường thiết kế Nếu môi trường làm việc
khuyến khích các cơ hội tri thức mới, ý tưởng mới và hỗ trợ người không tuân thủ xây dựng thì sẽ nâng cao được tính sáng tạo Hơn nữa nếu các
thành viên trong nhóm và các đồng nghiệp khác cùng có tính sáng tạo thì môi trường sáng tạo sẽ càng tăng, khi nghiên cứu về nhóm làm việc ta
thường nhấn mạnh quan điểm: nhóm nhiều người thì tốt hơn nhiều người riêng rẽ, điều đó đặc biệt đúng với môi trường sáng tạo.
9) Tính sáng tạo và thực hành Tính sáng tạo hình thành và phát triển
trong quá trình thực hành công việc thiết kế và thực hành luôn là động lực
để có được nhiều ý tưởng tốt.
Tóm lại, một người thiết kế có tính sáng tạo nói chung là người có trí thông minh vừa phải, có khả năng tưởng tượng, làm việc chăm chỉ và là mẫu người làm việc không tuân thủ tích cực, giỏi chuyên môn, có khả năng phân tích, mổ xẻ vấn đề
Trang 143 Nhóm thiết kế kỹ thuật
-Các bài toán thiết kế hiện đại cần có một nhóm thiết kế - bao gồm
một số người nhất định có các kỹ năng hỗ trợ nhau được giao phó một nhiệm vụ chung, một mục tiêu chung và có trách nhiệm qua lại với
nhau.
- Nhóm thiết kế giải quyết bài toán thiết kế theo một phương pháp chung như cá nhân thiết kế đã làm: tìm hiểu bài toán, hình thành ý
tưởng, đánh giá và đưa ra các quyết định thiết kế
- Nhĩm thiết kế và cá nhân có những điểm khác nhau quan trọng: Thứ
nhất là: có tính xã hội trong tổ chức nhóm Thứ hai, mỗi thành viên trong nhóm có cách hiểu vấn đề khác nhau, phương pháp giải khác
nhau và khả năng đánh giá vấn đề cũng khác nhau Điều này có thể
vừa tốt vừa xấu vì nó có thể cho nhiều lời giải nhưng cũng có thể gây
ra rối loạn
Do đĩ cần phải tìm hiểu phương pháp xây dựng nhĩm làm việc hiệu quả
Trang 153.1 Mục tiêu của nhóm thiết kế?
Ngoài mục tiêu giải quyết bài toán, nhóm thiết kế còn có những mục
tiêu khác cần quan tâm:
- Các thành viên trong nhóm phải học cách cộng tác với người khác Sự cộng tác có ý nghĩa không chỉ là làm việc với nhau – mà huy động được trí tuệ của các thành viên khác
- Các thành viên phải biết thỏa hiệp để ra quyết định chung, việc đưa
ra quyết định dựa trên sự nhất trí của nhóm chứ không phải bằng uy
lực nên cho ta các quyết định thiết thực.
- Các thành viên trong nhóm phải thiết lập các giao tiếp thông tin để có thể giải quyết vấn đề nhanh chóng và đảm bảo rằng những người khác cũng hiểu và có những đánh giá ý tưởng thiết kế như nhau Đây là
yêu cầu khó khăn đối với những người thông thạo ở những lĩõnh vực khác nhau để phát triển khả năng tư duy bài toán và lời giải thích hợp
- Một điều quan trọng là các thành viên trong nhóm và người quản lý phải thực sự quan tâm đến lợi ích của nhóm Nếu không như thế sẽ rất
khó để đạt được những mục tiêu khác
Trang 163.2 Các vai trò trong nhóm thiết kế (Các vai trò thu c ộ trách nhi m ệ giúp nhĩm thi t k ế ế làm vi c hi u qu ?) ệ ệ ả
Mỗi thành viên trong nhóm thiết kế đều đảm trách hai loại trách
nhiệm khác nhau: trách nhiệm chuyên môn và trách nhiệm giúp nhóm làm việc hiệu quả
Một nhóm thiết kế lý tưởng thường có đầy đủ 8 vai trò thuộc trách nhiệm thứ hai, các cá nhân sẽ đảm nhận vai trò gần gũi với cách giải quyết vấn đề của họ:
1) Người điều phối: là một người chín chắn, tự tin và được tin cậy
trong nhóm, phải có khả năng làm rõ mục tiêu và triển khai các quyết
định đưa ra, nhưng không cần thiết phải là người sáng tạo hay thông
minh Người điều phối sẽ phù hợp với vị trí trưởng nhóm
2) Người sáng tạo: Là người giàu tưởng tượng, có khả năng giải quyết
những bài toán khó, thường gieo hạt cho những ý tưởng mới để những người khác phát triển Người sáng tạo thường không thực tế, làm việc
dựa vào tri thức hơn là thực tế
Trang 173) Người khám phá: thường là người hướng ngoại (extroverts), giỏi khám
phá các cơ hội, phát triển các mối quan hệ và là những người rất nhiệt tình nhưng ít quan tâm đến các vấn đề chi tiết.
4) Người lập kế hoạch: Năng động, thẳng thắn và quyết đoán, thường tìm
cách vượt qua các cản ngại, sắp đặt công việc hợp lý, đưa ra quyết định
khách quan.
5) Người giám sát-đánh giá: là người có tầm nhìn rộng và khả năng đánh
giá kết quả chính xác, không thích lãnh đạo, nhưng rất thông minh, sắc sảo.
6) Người chăm sóc nhóm; là người xây dựng tình cảm trong nhóm, quan
tâm, tránh các xích mích cãi cọ trong nhóm, thường ra quyết định chủ quan và không thích bất đồng trong nhóm.
7) Người thực thi: là người biến những ý tưởng thành công việc cụ thể, có
kỷ luật, thực tế và hiệu quả, có tính quả quyết, bảo thủ và được coi là người gương mẫu trong công ty.
8) Người hoàn chỉnh sau cùng Là người nguyên tắc, tỉ mỉ và thường bàn
giao kết quả đúng thời hạn, không muốn uỷ thác trách nhiệm cho người khác và thường lo lắng về tiến độ công việc Họ thích làm việc bằng thực tế hơn là với các ý tưởng.