기계 설계 기술의 발전 단계는 무엇입니까?

디자인은 사람들이 미리 정해진 목표를 바탕으로 요구 사항에 맞는 정보를 생산하는 활동입니다. 정보의 표현 형태에는 그래픽, 텍스트, 데이터, 기호 등이 포함됩니다. 기술은 인간이 세상을 변화시키기 위해 사용하는 수단이며, 인간적 요소(지식, 능력)와 물질화된 요소(도구, 장비)의 통합입니다. 디자인 기술은 디자인 활동에 참여함으로써 형성된 작업 절차, 방법 및 기술과 사용된 도구 및 장비를 말합니다. 설계기술의 특성에 따라 기계설계기술의 발전은 5단계로 구분할 수 있다.

(1) 직관적 설계(고대~1500년). 디자인 활동은 인간이 도구를 만들기 시작한 이래로 존재해 왔습니다. 고대에는 디자인 기술과 제조 기술이 동일한 개인의 장인에게 구현되었다(그림 4-3). 그들은 자연현상에서 영감을 얻거나, 장기간의 노동을 통해 얻은 직관적인 감정에 의존하여 제품을 디자인하고 생산합니다.

(2) 경험적 설계(1501-1849). 장인들이 기계 원리를 사용하여 다양한 장치를 만들기 시작하면서 간단한 도구는 점차 전통적인 기계로 발전했습니다. 1차 산업혁명은 18세기 중반에 일어났으며, 이는 기계 기술 분야에서 설계와 제조 간의 노동 분업을 가져왔습니다. 19세기 초에 역학은 역학으로부터 독립하게 되었습니다. 19세기 후반에 기계공학은 점차 독립적인 학문이 되었습니다. 역학은 기계공학의 이론적 기초이다. 당시의 기계제조업은 아직 규율체계를 갖추지 못했기 때문에 기계공학(Mechanics)은 기계공학(Mechanical Engineering)의 약어로 사용할 수 있다. 당시의 설계기술은 역학에서 공부하는 기본기구와 기초부품에 주로 반영되었다. 디자인은 주로 디자이너의 개인적인 재능과 경험에 의존하는데, 이는 그림 4-4에서 볼 수 있듯이 매우 제한적이고 임의적입니다.

그림 4-3: 디자인의 장인

그림 4-4: 초기 직기 (3) 반실증적 디자인(1850-1949). 1851년 제1회 만국박람회 이후 그림 4-5와 같이 복잡한 기계제품이 대거 등장했다. 2차 산업혁명은 19세기 중반에 일어났는데, 이는 이론과 실제 모두에서 디자인 기술이 크게 향상되었습니다. 독일에서 출간된 『이론적 운동학』은 디자인에 대한 사람들의 이해가 처음으로 특성에서 개성으로까지 올라간 것을 보여주었습니다. 20세기 초에 등장한 도면 설계 방식은 비용을 크게 절감했습니다. 20세기 초에는 그림 4-6과 같이 표준화가 디자인의 효율성과 품질을 향상시키는 조직적인 활동으로 시작되었다. 다양한 전문제품의 핵심부품에 대한 실험과 디자인 품질에 대한 연구를 통해 사람들은 디자인에 대한 맹목성을 줄여왔습니다. 그러나 현 단계에서는 디자인 자체가 하나의 학문으로 연구되지 않았으며, 디자인은 여전히 ​​많은 경험과 한계를 갖고 있습니다.

그림 4-5 1870년에 디자인된 싱어 재봉틀

그림 4-6 오스틴 자동차(4) 반자동 디자인(1950-1989). 이 단계의 두드러진 특징은 디자인 도구의 혁신과 디자인 방법에 대한 심층적인 연구입니다. 1950년대에는 과학적인 계산을 위해 전자컴퓨터가 사용되었고, 1960년대에는 자동 컴퓨터 도면이 등장했으며, 미국은 1970년에 CAD 시스템을 출시했고, 일본은 1971년에 "Design Engineering Series"를 출판했고, 독일은 1977년에 "Design Science"를 출판했습니다. 이는 디자인에 대한 사람들의 이해가 다시 한 번 기능에서 진정성으로 높아졌음을 보여줍니다. 1980년대에는 컴퓨터가 정보처리를 자동화했으며 설계자는 주로 의사결정에 참여했으며 설계를 완료하려면 그룹 협력이 필요한 경우가 많았습니다. 그림 4-7에 표시된 자동차와 트랙터는 설계자와 엔지니어가 설계했습니다. 이 단계는 점차적으로 기계 설계 공학을 형성했습니다.

그림 4-7 Luo Wei(1990~현재)가 설계한 기계(5) 자동화 설계. 1990년대에는 의사결정 자동화를 기반으로 한 CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)가 형성됐다. 의사결정 자동화는 본질적으로 지식 처리 및 사용의 자동화입니다. 이 단계에서는 디자인 프로세스의 많은 일반적인 결정과 정보 처리가 컴퓨터로 완료될 수 있으며 디자이너는 핵심적인 결정만 내릴 수 있습니다. 그림 4-8과 같이 가상현실 기술을 이용해 설계된 보잉 777 항공기는 세계 최초로 도면이나 프로토타입 없이 이륙한 항공기이다.

그림 4-8 보잉 777 항공기 제작 과정