LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

Quá trình thiết kế kĩ thuật chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố này được chia thành hai nhóm chính: các yếu tố về sản phẩm (liên quan trực tiếp đến đặc tính của sản phẩm thiết kế) và các yếu tố về nguồn lực (liên quan đến điều kiện thực hiện thiết kế).

I. CÁC YẾU TỐ VỀ SẢN PHẨM

1. Tính thẩm mĩ

Tính thẩm mĩ phản ánh vẻ đẹp và sức hấp dẫn tổng thể của sản phẩm. Khi thiết kế, nếu chỉ tập trung vào chức năng, sản phẩm sẽ hoạt động tốt nhưng chưa chắc thu hút người dùng. Ngược lại, việc chú trọng tính thẩm mĩ sẽ giúp sản phẩm đẹp và hấp dẫn hơn về hình thức.

Tính thẩm mĩ của sản phẩm được tạo nên bởi cách sắp xếp và phối hợp các yếu tố: đường nét, hình khối, màu sắc, sự tương phản và kết cấu bề mặt. Ngoài ra, vẻ đẹp của sản phẩm còn thể hiện qua các nguyên tắc thiết kế đồ hoạ gồm tỉ lệ, tính cân bằng, sự hoà hợp và không gian.

Yếu tố thẩm mĩ ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn kiểu dáng, màu sắc, vật liệu của sản phẩm trong quá trình thiết kế.

2. Nhân trắc

Nhân trắc trong thiết kế kĩ thuật đề cập đến mối quan hệ giữa cấu trúc cơ thể, hình thể và khả năng vận động của con người với sản phẩm mà họ sử dụng. Một sản phẩm đảm bảo yếu tố nhân trắc sẽ mang lại cảm giác an toàn, thoải mái, thuận tiện và hiệu quả cho người dùng, đồng thời không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khoẻ.

Khi thiết kế sản phẩm phục vụ con người, cần quan tâm đến ba yếu tố chính:

• Kích cỡ của người sử dụng sản phẩm.
• Các chuyển động sẽ thực hiện khi dùng sản phẩm.
• Các phản ứng của cơ thể đối với sản phẩm thông qua các giác quan.

Một thiết kế đảm bảo nhân trắc tốt cần đạt được các tiêu chí: người dùng làm việc ở tư thế trung tính; giao diện đơn giản, thao tác hợp lí; ưu tiên thao tác quen thuộc, hạn chế thao tác lạ và khó; giảm thiểu chuyển động lặp lại; tạo không gian vận động đủ rộng rãi và mọi thứ trong tầm với; tránh sử dụng lực quá lớn; tránh cầm giữ quá lâu; tránh các điểm nhọn tập trung lực; duy trì môi trường làm việc thoải mái.

3. An toàn

An toàn là yếu tố phải được xem xét xuyên suốt từ giai đoạn thiết kế, sản xuất cho đến khi người dùng sử dụng sản phẩm. Sản phẩm thiết kế cần đảm bảo an toàn cho ba đối tượng: bản thân sản phẩm, người sử dụng và môi trường.

Trong quá trình thiết kế, nhà thiết kế cần lưu ý các nguy cơ liên quan đến điện, nhiệt và các sự cố cháy nổ tiềm tàng. Để cảnh báo người dùng về mức độ an toàn, có thể sử dụng hệ thống màu sắc quy ước: màu đỏ biểu thị nguy hiểm, màu hổ phách (vàng cam) nghĩa là cần thận trọng, màu xanh là an toàn.

Yếu tố an toàn ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu, kết cấu và thiết kế các bộ phận che chắn, bảo vệ cho sản phẩm.

4. Năng lượng

Năng lượng là yếu tố cần thiết cho cả ba giai đoạn: thiết kế, chế tạo và vận hành sản phẩm. Hiện nay, phần lớn năng lượng đang sử dụng đến từ các nguồn hoá thạch – vốn đang dần cạn kiệt. Do đó, sản phẩm thiết kế cần hướng tới mục tiêu tiêu tốn ít năng lượng nhất có thể, và yêu cầu tiết kiệm năng lượng cần được đặt ra ngay từ quá trình sản xuất.

Xu hướng thiết kế hiện đại khuyến khích khai thác và sử dụng tối đa các nguồn năng lượng tái tạo (năng lượng gió, mặt trời, nước, sinh khối…) thay cho năng lượng hoá thạch truyền thống.

5. Vòng đời sản phẩm

Phân tích vòng đời sản phẩm là việc đo lường chi tiết ở tất cả các giai đoạn từ sản xuất, sử dụng đến thải loại. Hoạt động này giúp nhà sản xuất xác định được lượng năng lượng và nguyên liệu tiêu thụ, cũng như lượng chất thải phát sinh ở mỗi giai đoạn.

Cụ thể, việc phân tích vòng đời cho phép kĩ sư lượng hoá được: mức tiêu hao nhiên liệu và nguyên vật liệu trong quá trình sử dụng; khả năng tái sử dụng và tái chế các bộ phận; chi phí xử lí rác thải khi sản phẩm hết vòng đời.

6. Phát triển bền vững

Phát triển bền vững là sự phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu của thế hệ hiện tại mà không ảnh hưởng, tổn hại đến khả năng đáp ứng nhu cầu của các thế hệ tương lai.

Sản phẩm thiết kế có hai mặt tác động: một mặt thúc đẩy sản xuất và nâng cao đời sống; mặt khác có thể làm cạn kiệt tài nguyên, gây ô nhiễm không khí, nước, và phát sinh hoá chất độc hại. Những tác động tiêu cực này xuất hiện trong suốt quá trình thiết kế, sử dụng và thải loại sản phẩm.

Yếu tố phát triển bền vững cần được quan tâm trong tất cả các khâu của quá trình thiết kế, đảm bảo giảm thiểu tối đa ảnh hưởng đến môi trường. Việc sử dụng vật liệu có khả năng tái chế là một trong những giải pháp thiết kế theo hướng phát triển bền vững.

II. CÁC YẾU TỐ VỀ NGUỒN LỰC

1. Tài chính

Tài chính là yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến toàn bộ quá trình thiết kế kĩ thuật. Yếu tố này không chỉ được xem xét tại từng bước thiết kế mà còn chi phối việc lựa chọn phương án sản xuất.

Chi phí tài chính cho hoạt động thiết kế được tính toán dựa trên bốn thành phần: chi phí con người, chi phí máy móc, chi phí vật liệu và chi phí năng lượng. Tài chính còn ảnh hưởng đến quyết định của nhà thiết kế khi đề xuất tiêu chí chất lượng sản phẩm.

Trong quá trình thiết kế, cần đảm bảo sự hài hoà giữa yếu tố tài chính và chất lượng sản phẩm – không thể chỉ chạy theo chi phí thấp mà hy sinh chất lượng, và ngược lại.

2. Công nghệ

Công nghệ là yếu tố nền tảng, đồng thời cũng có thể là ràng buộc trong quá trình thiết kế. Công nghệ rất đa dạng, phong phú, thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau và liên tục phát triển theo hướng thế hệ sau tiến bộ hơn thế hệ trước.

Vai trò hai mặt của công nghệ trong thiết kế:

• Là ràng buộc: Một số yêu cầu của sản phẩm hoặc giải pháp có thể không thực hiện được nếu công nghệ tại thời điểm thiết kế chưa đạt đến trình độ cần thiết.
• Là cơ sở: Khi công nghệ phát triển ở trình độ cao, nó mở ra khả năng thiết kế các giải pháp và sản phẩm chất lượng cao, thân thiện với môi trường.

Nguồn lực công nghệ cao cho phép người thiết kế linh hoạt hơn trong việc lựa chọn phương án tối ưu.

SƠ ĐỒ TƯ DUY

1. Nhóm yếu tố về sản phẩm

• 1.1. Tính thẩm mĩ
  • Phản ánh vẻ đẹp, sức hấp dẫn tổng thể
  • Các yếu tố tạo nên: đường nét, hình khối, màu sắc, tương phản, kết cấu bề mặt
  • Nguyên tắc đồ hoạ: tỉ lệ, cân bằng, hoà hợp, không gian
  • Ảnh hưởng đến: kiểu dáng, màu sắc, vật liệu
• 1.2. Nhân trắc
  • Mối quan hệ giữa cơ thể người và sản phẩm
  • Ba yếu tố cần quan tâm: kích cỡ người dùng, chuyển động khi sử dụng, phản ứng cơ thể qua giác quan
  • Ảnh hưởng đến: kích thước, kiểu dáng, giao diện thao tác
• 1.3. An toàn
  • An toàn cho sản phẩm, người dùng, môi trường
  • Lưu ý: điện, nhiệt, cháy nổ
  • Màu cảnh báo: đỏ (nguy hiểm), hổ phách (thận trọng), xanh (an toàn)
  • Ảnh hưởng đến: vật liệu, kết cấu, thiết bị che chắn
• 1.4. Năng lượng
  • Cần cho thiết kế, chế tạo và sử dụng sản phẩm
  • Yêu cầu: tiêu tốn ít năng lượng, tiết kiệm từ sản xuất
  • Xu hướng: sử dụng năng lượng tái tạo (gió, mặt trời, nước, sinh khối)
• 1.5. Vòng đời sản phẩm
  • Đo lường tại tất cả giai đoạn: sản xuất → sử dụng → thải loại
  • Lượng hoá: năng lượng, nguyên liệu tiêu thụ, chất thải phát sinh
  • Xem xét: khả năng tái sử dụng, tái chế, chi phí xử lí rác
• 1.6. Phát triển bền vững
  • Đáp ứng nhu cầu hiện tại, không tổn hại thế hệ tương lai
  • Giảm thiểu tác động xấu đến môi trường ở mọi khâu
  • Giải pháp: sử dụng vật liệu có khả năng tái chế

2. Nhóm yếu tố về nguồn lực

• 2.1. Tài chính
  • Ảnh hưởng tại mỗi bước thiết kế và lựa chọn phương án sản xuất
  • Cấu thành: chi phí con người + máy móc + vật liệu + năng lượng
  • Nguyên tắc: hài hoà giữa tài chính và chất lượng
• 2.2. Công nghệ
  • Vừa là nền tảng, vừa là ràng buộc
  • Công nghệ hạn chế → giới hạn giải pháp; Công nghệ cao → mở rộng khả năng thiết kế
  • Liên tục phát triển: thế hệ sau tiến bộ hơn thế hệ trước

ThS. Hồ Thị Thư

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Công Nghệ THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Công nghệ, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Hoàng Hoa Thám